模块四 产品加工技术
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干燥是从湿的固体生化药物中除去水分和溶剂而获得 相对或绝对干燥制品的工艺过程。 通常包括原料药的干燥和制成的临床制剂的干燥。
工作过程一 浓缩技术
浓缩：低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度 溶液的过程。 ➢ 含有目标产物的溶液除去细胞碎片和其他固体杂
质后，体积依然很大，目标产物的浓度比较低， 因此必须进一步浓缩，提高溶液中目标产物的浓 度，为目标产物的结晶以及干燥做好准备。 ➢ 把多余的溶剂除掉，常在提取后和结晶前进行， 有时也贯彻在整个生化制药过程中。
➢ 蒸发面积：温度一定，蒸发速度与蒸发面积成正比 ➢ 搅拌：搅拌可以克服结膜现象，提高蒸发速度 ➢ 表面压力：液体表面压力越大，蒸发速度越慢 ➢ 二次蒸汽浓度：溶液沸腾时产生的蒸汽为二次蒸汽
蒸发速度与二次蒸汽浓度成反比。
温度差
蒸发面积
搅拌
表面压力
二次蒸汽浓度
三、浓缩方法
蒸发浓缩
常压浓缩 减压浓缩 薄膜蒸发 多效浓缩
➢ 回收溶剂，生物制品的提取过程中会使用一些有 机溶剂，可回收再利用，蒸发可以回收溶剂。
➢ 通过蒸发可以去除掉溶剂中的杂质，可以获得更 纯净的溶剂。
二、影响蒸发的因素
➢ 温度差：分子受热后振动能力超过分子间内聚力而 逃逸出去是蒸发的主要原因，要加快蒸发速度，必 须使热源与被蒸发溶液之间有一定的温度差，使溶 剂分子获得足够的能量而不断汽化。
➢ 形成薄膜，增大汽化表面，热的传播快速而均匀。
➢ 药液受热温度低、时间短、蒸发速度快、可连续操
作、成分不易被破坏、可在常压也可在减压下操作
、溶剂可回收、生产周期短。
薄膜蒸发
管式薄膜蒸发
升膜式蒸发 据液膜在管
降膜式蒸发
ห้องสมุดไป่ตู้
壁加热时的 形式，按其
升降膜式蒸发 流动方向分
刮板式薄膜蒸发
离心薄膜蒸发
（一）管式薄膜蒸发 1.升膜式蒸发 形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同
mechanical vapor recompression
2.降膜式蒸发
形成的液膜与蒸 发的汽流的方向 相同
由上而下 地并流下降
降膜式蒸发器工作原理动画
降膜蒸发器
➢ 料液由顶部加入，通过液料分配器均匀地分配到 每根加热管中被加热蒸发，因重力的影响增加了 蒸汽的抽拉作用和液膜的流动速度。
➢ 所以在同样条件下降膜蒸发器的液膜比升膜要薄 ，传热系数也较大。同时，液体的运动是靠本身 的重力和二次蒸汽运动的拖带力的作用，其下降 的速度比较快，因此成膜的二次蒸汽流速可以较 小，对黏度较高的液体也较易成膜。
风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。 ➢ 采用高压浓缩，易堵塞超滤膜，需及时更换膜。 ➢ 适用于含有蛋白质等大分子水溶液的浓缩。
over
项目四 浓缩设备
➢ 加热室 + 分离室 ➢ 根据加热室的结构和溶液的流动情况，分为：
普通蒸发器 循环式蒸发器（非膜式） 蒸发器 薄膜蒸发器 多效蒸发浓缩器 ➢ 小规模-间歇式操作 大规模-连续操作
模块四 产品加工技术
➢ 浓缩技术 ➢ 干燥技术
发酵液或培养液 预处理
固液分离（离心或过滤）
固体沉淀：胞内产物
清液：胞外产物
细胞破碎和细胞碎片分离 目标产物成品
目标产物粗品 目标产物精品
浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度 溶液的过程。 常在提取后和结晶前进行，有时也贯彻在整个生化制 药过程中。
项目一 浓缩基本原理 一、蒸发
蒸发：溶液表面的溶剂分子获得的动能超过了溶液内 溶剂分子间的吸引力而脱离液面而逸向空间的过程。 ➢ 当溶液受热，溶剂分子动能增加，蒸发过程加快；
液体表面积越大，蒸发越快。 ➢ 根据此原理，蒸发浓缩装置常常按照加热、扩大液
体表面积、低压等因素设计。
蒸发的主要目的
➢ 便于贮运和加工，蒸发后，溶液的体积变小，而 获得的溶液在以后的操作过程中更便于加工，甚 至是可以直接进行制剂。
➢减压浓缩是根据降低液面压力使液体沸点降低的原 理来进行的。有时也称真空浓缩。
➢ 为加快其浓缩往往伴随加热使其蒸发更快。 ➢ 适用于一些不耐热的生化药物和制品。 ➢减压浓缩就是在减压或真空条件下进行的蒸发过程
，真空蒸发时冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低 于大气压，此时系统中的不凝性气体必须用真空泵 抽出。
➢ 减压或真空蒸发有如下优点： ①由于减压，沸点降低，加大了传热温度差，使蒸
发器的传热推动力增加； ②适用于热敏性溶液和不高温的溶液； ③可利用二次蒸汽作为加热热源； ④加热器的热损失减少。
➢ 缺点：溶液沸点降低粘度增大，对传热过程不利； 需要真空装置，并增加了能量的消耗。
三、薄膜蒸发
➢ 使药液形成薄膜而进行的蒸发。
➢ 降膜比升膜具有更多的优点，是目前越来越广泛 采用的一种型式。
升膜式蒸发器
降膜式蒸发器
3.升降膜式蒸发
将同一蒸发器的加 热管分成两程： 溶液先以升膜式进 行蒸发，再以降膜 式进行蒸发
升降膜式蒸发器
➢ 符合物料的要求，初进入蒸发器，物料浓度较低， 容易达到升膜的要求。物料经初步浓缩，浓度较大 ，但溶液在降膜式蒸发中受重力作用还能沿管壁均 匀分布形成膜状。
➢ 常用于浓缩的离子交换剂包括 二乙基氨基-葡聚糖A-50（DEAE-SephadexA-50） 二乙基（2-羟丙基）季胺基-葡聚糖A-50
➢ 树脂无毒，可再生反复利用，浓缩倍数高，回收率 高，不影响生物分子活性
➢ 适用于带有电荷的生物大分子
二、吸收浓缩法
通过吸收剂直接吸收除去溶液中溶剂分子使溶液浓缩 的方法。 ➢ 吸收剂与溶液不起化学反应，对溶质不起吸附作用
由下而上地并流上升
升膜式蒸发器
➢ 它的加热室由一根或数根垂直长管组成。 ➢ 通常加热管径为25～50mm，管长与管径之比为
100～150。 ➢ 原料液预热后由蒸发器底部进入加热器管内，加
热蒸汽在管外冷凝。当原料液受热后沸腾汽化， 生成二次蒸汽在管内高速上升，带动料液沿管内 壁成膜状向上流动，并不断地蒸发汽化，加速流 动，气液混合物进入分离器后分离，浓缩后的完 成液由分离器底部放出。
➢ 使用凝胶时，先选择凝胶粒度，使其大小恰好让 溶剂及低分子物质能够渗入凝胶内，而生化药物 的分子完全排除于凝胶之外。
➢ 常用的凝胶为：Sephadex G-10、G-15、G25,Bio-gel P-2、P-4、P-6。
三、吹干浓缩
➢ 将蛋白质溶液装入透析袋内，放在电风扇下吹。 ➢ 将蛋白质溶液装入透析袋内置于真空干燥器的通
➢ 经升膜蒸发后的汽液混合物，进入降膜蒸发，有利 于降膜的液体均匀分布，同时也加速物料的湍流和 搅动，以进一步提高降膜蒸发的传热系数。
➢ 用升膜来控制降膜的进料分配，有利于操作控制。 ➢ 将两个浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，减
低设备高度。
（二）刮板式薄膜蒸发 ➢ 液膜靠转动的刮板作用在蒸发器内壁形成 ➢ 在真空条件下可使溶液迅速蒸发 ➢ 适用性强，高黏度、热敏性、易结垢药液均可 ➢ 结构复杂、动力消耗大、传热面积小，处理量小
风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。 ➢ 此法简单，但速度慢。 ➢ 适用于大分子并且体积比较小的溶液的浓缩。
四、超滤膜浓缩
➢ 是利用微孔纤维素膜通过高压将水分滤出，而蛋 白质存留于膜上达到浓缩目的。
➢ 有两种方法： 用醋酸纤维素膜装入高压过滤器内，在不断搅拌
下过滤； 将蛋白质溶液装入透析袋内置于真空干燥器的通
节约生产蒸汽需 要量，有效利用 二次蒸汽中的热 量，降低生产成 本，提高经济效 益。 必须设置预热器 ，辅助设备多。
利用各效之间压差输 送料液，辅助设备少 ，不须预热器，操作 简便。 后效温度降低后，溶 液黏度增大，传热系 数降低，需要更大的 传热面积。
各效黏度差小，传热 系数大致相同，完成 液温度较高，可在减 压下进一步浓缩。 辅助设备多，必须设 置预热器，能量消耗 大。
1.马达
2.进料管
3.加热蒸汽管 4.排料口
5.冷凝水排出孔 6.刮板
7.分配盘
8.除沫器
9.二次蒸汽排出口
刮板式薄膜蒸发器
➢ 刮板式薄膜蒸发器是通过旋转的刮板使液料形成液 膜的蒸发设备。
➢ 料液从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的分配盘 中，在离心力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁 ，受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成 薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受 重力作用下流，瞬间另一块刮板将浓缩液料翻动下 推，并更新薄膜，这样物料不断形成新液膜蒸发浓 缩，直到料液离开加热室流到蒸发器底部，完成浓 缩过程。
一、普通蒸发器
➢ 蒸发浓缩和蒸馏设备基本相同 ➢ 浓缩物料 + 溶剂回收
二、循环式蒸发器
➢ 料液在加热室和蒸发室内做循环运动。 ➢ 提高传热效果，减少溶液的结垢现象。
三、升膜蒸发器
➢ 外循环蒸发器。
四、降膜蒸发器
五、刮板式薄膜蒸发器
➢ 旋转薄膜蒸发器。
1.马达
2.进料管
3.加热蒸汽管 4.排料口
➢ 适用于高热敏性物料蒸发浓缩。
这种设备是利 用旋转的离心 盘所产生的离 心力对溶液的 周边分布作用 而形成薄膜
四、多效浓缩
将第一个蒸发器产生的二次蒸汽作为第二个蒸发器的 热源，以此类推。 ➢ 节能型蒸发器。 ➢ 适用于蒸发量较大溶液的浓缩。
over
项目三 其他浓缩技术 一、离子交换浓缩
➢ 在提取过程中，生物制品从发酵液中吸附在离子交 换树脂上，然后选择适宜的洗脱剂将吸附物洗脱下 来，实现分离、浓缩、提纯。
刮板式薄膜蒸发器工作原理动画
（三）离心薄膜蒸发 利用旋转的离心盘产生的离心力对溶液形成周边分布 作用，使溶液形成厚度为0.05~1mm的液膜进入加 热面而蒸发浓缩。
➢ 利用旋转的加热面，使进入加热面的溶液在离心 力场作用下形成液膜。
➢ 液膜厚度薄，传热系数高，设备体积小，蒸发强 度大，浓缩比高，物料受热时间短，浓缩时不易 产生气泡和结垢，蒸发室便于拆洗。
➢ 方法：加热、降温、减压、分子筛、超临界流体萃 取等。
➢ 本质：水分发生挥发、冷凝、升华等相变过程。 ➢ 目的：获取干制品
防止霉烂变质 减少体积和质量 便于贮存、加工、运输和使用
二、物料中所含水分的种类
物料中水分 存在形式
结合水：存在于物料细胞内和细小毛 细管中、以及固体物料中的结晶水 难除去
非结合水：存在于物料表面及物料孔 隙中和粗大毛细管中的水分 易除去
5.冷凝水排出孔 6.刮板
7.分配盘
8.除沫器
9.二次蒸汽排出口
六、离心薄膜蒸发器
➢ 设备体积小，蒸发强度高，物料蒸发温度低，受热 时间短，浓缩倍数大，物料最终浓度高，蒸发室可 方便拆洗。
➢ 特别适合浓缩热敏性物料、黏性物料，或有发泡趋 向的物料。
七、多效蒸发浓缩器
➢ 二次蒸汽反复利用、节省能源、提高效率。
，容易与溶液分开。 ➢ 吸收剂除去溶剂后能重复使用。 ➢ 适用于生物大分子物质的浓缩。
聚乙二醇浓缩
聚乙烯吡咯烷酮
葡聚糖凝胶浓缩
蔗糖
聚乙二醇浓缩
聚乙二醇 待浓缩液
聚乙烯吡咯烷酮 蔗糖 等
葡聚糖凝胶浓缩
➢ 将干燥的凝胶直接投入待浓缩的稀溶液中，凝胶 亲水性强，溶剂及小分子被吸收到凝胶内，大分 子的生物药物留在剩余的溶液中。离心或过滤除 去凝胶颗粒，即得到浓缩的生化药物溶液。
➢ 生物制品大多属于热敏性物质，注意干燥操作时 间及温度，在最短的时间内完成干燥操作。
➢ 为防止生物制品受到微生物污染，要注意干燥的 卫生环境。
➢ 注意生物制品浓缩的程度，可以提高干燥效率。
项目一 干燥技术概述
一、干燥的含义及目的
➢ 干燥：利用热能或其他方式除去湿物料中所含水分 ，获得干燥物品的操作。
over
工作过程二 干燥技术
干燥：利用热能或其他方式除去湿物料中所含水分 ， 获得干燥物品的操作。
➢ 干燥往往是生物产品分离的最后一步。许多生物产 品，如酶制剂、单细胞蛋白、抗生素、氨基酸等均 为固体产品。
➢ 干燥是制取以固体形式存在、含水量在5～12％的 生物制品的主要工业方法。
固体物料的干燥基本过程： 湿分从固体物料内部借助扩散等的作用被输送到固 体表面，物料的内部传质过程； 物料加热以使湿分气化的传热过程； 气化后的湿分空气由于其蒸汽分压较大而扩散进入 气相的传质过程。
离子交换浓缩 吸收浓缩 吹干浓缩 超滤膜浓缩
over
项目二 蒸发浓缩 一、常压浓缩
➢ 药液在常压下的蒸发浓缩。 ➢ 多采用倾倒式夹层锅，加强搅拌避免表面结膜，室
内设有排风抽走生成的水蒸气。 ➢ 蒸发速度慢，耗时较长。 ➢ 适用于耐热性有效成分，溶剂无毒、无害、无燃烧
性、无经济价值时的浓缩。
二、减压浓缩
工作过程一 浓缩技术
浓缩：低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度 溶液的过程。 ➢ 含有目标产物的溶液除去细胞碎片和其他固体杂
质后，体积依然很大，目标产物的浓度比较低， 因此必须进一步浓缩，提高溶液中目标产物的浓 度，为目标产物的结晶以及干燥做好准备。 ➢ 把多余的溶剂除掉，常在提取后和结晶前进行， 有时也贯彻在整个生化制药过程中。
➢ 蒸发面积：温度一定，蒸发速度与蒸发面积成正比 ➢ 搅拌：搅拌可以克服结膜现象，提高蒸发速度 ➢ 表面压力：液体表面压力越大，蒸发速度越慢 ➢ 二次蒸汽浓度：溶液沸腾时产生的蒸汽为二次蒸汽
蒸发速度与二次蒸汽浓度成反比。
温度差
蒸发面积
搅拌
表面压力
二次蒸汽浓度
三、浓缩方法
蒸发浓缩
常压浓缩 减压浓缩 薄膜蒸发 多效浓缩
➢ 回收溶剂，生物制品的提取过程中会使用一些有 机溶剂，可回收再利用，蒸发可以回收溶剂。
➢ 通过蒸发可以去除掉溶剂中的杂质，可以获得更 纯净的溶剂。
二、影响蒸发的因素
➢ 温度差：分子受热后振动能力超过分子间内聚力而 逃逸出去是蒸发的主要原因，要加快蒸发速度，必 须使热源与被蒸发溶液之间有一定的温度差，使溶 剂分子获得足够的能量而不断汽化。
➢ 形成薄膜，增大汽化表面，热的传播快速而均匀。
➢ 药液受热温度低、时间短、蒸发速度快、可连续操
作、成分不易被破坏、可在常压也可在减压下操作
、溶剂可回收、生产周期短。
薄膜蒸发
管式薄膜蒸发
升膜式蒸发 据液膜在管
降膜式蒸发
ห้องสมุดไป่ตู้
壁加热时的 形式，按其
升降膜式蒸发 流动方向分
刮板式薄膜蒸发
离心薄膜蒸发
（一）管式薄膜蒸发 1.升膜式蒸发 形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同
mechanical vapor recompression
2.降膜式蒸发
形成的液膜与蒸 发的汽流的方向 相同
由上而下 地并流下降
降膜式蒸发器工作原理动画
降膜蒸发器
➢ 料液由顶部加入，通过液料分配器均匀地分配到 每根加热管中被加热蒸发，因重力的影响增加了 蒸汽的抽拉作用和液膜的流动速度。
➢ 所以在同样条件下降膜蒸发器的液膜比升膜要薄 ，传热系数也较大。同时，液体的运动是靠本身 的重力和二次蒸汽运动的拖带力的作用，其下降 的速度比较快，因此成膜的二次蒸汽流速可以较 小，对黏度较高的液体也较易成膜。
风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。 ➢ 采用高压浓缩，易堵塞超滤膜，需及时更换膜。 ➢ 适用于含有蛋白质等大分子水溶液的浓缩。
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项目四 浓缩设备
➢ 加热室 + 分离室 ➢ 根据加热室的结构和溶液的流动情况，分为：
普通蒸发器 循环式蒸发器（非膜式） 蒸发器 薄膜蒸发器 多效蒸发浓缩器 ➢ 小规模-间歇式操作 大规模-连续操作
模块四 产品加工技术
➢ 浓缩技术 ➢ 干燥技术
发酵液或培养液 预处理
固液分离（离心或过滤）
固体沉淀：胞内产物
清液：胞外产物
细胞破碎和细胞碎片分离 目标产物成品
目标产物粗品 目标产物精品
浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度 溶液的过程。 常在提取后和结晶前进行，有时也贯彻在整个生化制 药过程中。
项目一 浓缩基本原理 一、蒸发
蒸发：溶液表面的溶剂分子获得的动能超过了溶液内 溶剂分子间的吸引力而脱离液面而逸向空间的过程。 ➢ 当溶液受热，溶剂分子动能增加，蒸发过程加快；
液体表面积越大，蒸发越快。 ➢ 根据此原理，蒸发浓缩装置常常按照加热、扩大液
体表面积、低压等因素设计。
蒸发的主要目的
➢ 便于贮运和加工，蒸发后，溶液的体积变小，而 获得的溶液在以后的操作过程中更便于加工，甚 至是可以直接进行制剂。
➢减压浓缩是根据降低液面压力使液体沸点降低的原 理来进行的。有时也称真空浓缩。
➢ 为加快其浓缩往往伴随加热使其蒸发更快。 ➢ 适用于一些不耐热的生化药物和制品。 ➢减压浓缩就是在减压或真空条件下进行的蒸发过程
，真空蒸发时冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低 于大气压，此时系统中的不凝性气体必须用真空泵 抽出。
➢ 减压或真空蒸发有如下优点： ①由于减压，沸点降低，加大了传热温度差，使蒸
发器的传热推动力增加； ②适用于热敏性溶液和不高温的溶液； ③可利用二次蒸汽作为加热热源； ④加热器的热损失减少。
➢ 缺点：溶液沸点降低粘度增大，对传热过程不利； 需要真空装置，并增加了能量的消耗。
三、薄膜蒸发
➢ 使药液形成薄膜而进行的蒸发。
➢ 降膜比升膜具有更多的优点，是目前越来越广泛 采用的一种型式。
升膜式蒸发器
降膜式蒸发器
3.升降膜式蒸发
将同一蒸发器的加 热管分成两程： 溶液先以升膜式进 行蒸发，再以降膜 式进行蒸发
升降膜式蒸发器
➢ 符合物料的要求，初进入蒸发器，物料浓度较低， 容易达到升膜的要求。物料经初步浓缩，浓度较大 ，但溶液在降膜式蒸发中受重力作用还能沿管壁均 匀分布形成膜状。
➢ 常用于浓缩的离子交换剂包括 二乙基氨基-葡聚糖A-50（DEAE-SephadexA-50） 二乙基（2-羟丙基）季胺基-葡聚糖A-50
➢ 树脂无毒，可再生反复利用，浓缩倍数高，回收率 高，不影响生物分子活性
➢ 适用于带有电荷的生物大分子
二、吸收浓缩法
通过吸收剂直接吸收除去溶液中溶剂分子使溶液浓缩 的方法。 ➢ 吸收剂与溶液不起化学反应，对溶质不起吸附作用
由下而上地并流上升
升膜式蒸发器
➢ 它的加热室由一根或数根垂直长管组成。 ➢ 通常加热管径为25～50mm，管长与管径之比为
100～150。 ➢ 原料液预热后由蒸发器底部进入加热器管内，加
热蒸汽在管外冷凝。当原料液受热后沸腾汽化， 生成二次蒸汽在管内高速上升，带动料液沿管内 壁成膜状向上流动，并不断地蒸发汽化，加速流 动，气液混合物进入分离器后分离，浓缩后的完 成液由分离器底部放出。
➢ 使用凝胶时，先选择凝胶粒度，使其大小恰好让 溶剂及低分子物质能够渗入凝胶内，而生化药物 的分子完全排除于凝胶之外。
➢ 常用的凝胶为：Sephadex G-10、G-15、G25,Bio-gel P-2、P-4、P-6。
三、吹干浓缩
➢ 将蛋白质溶液装入透析袋内，放在电风扇下吹。 ➢ 将蛋白质溶液装入透析袋内置于真空干燥器的通
➢ 经升膜蒸发后的汽液混合物，进入降膜蒸发，有利 于降膜的液体均匀分布，同时也加速物料的湍流和 搅动，以进一步提高降膜蒸发的传热系数。
➢ 用升膜来控制降膜的进料分配，有利于操作控制。 ➢ 将两个浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，减
低设备高度。
（二）刮板式薄膜蒸发 ➢ 液膜靠转动的刮板作用在蒸发器内壁形成 ➢ 在真空条件下可使溶液迅速蒸发 ➢ 适用性强，高黏度、热敏性、易结垢药液均可 ➢ 结构复杂、动力消耗大、传热面积小，处理量小
风口上，负压抽气，而使袋内液体渗出。 ➢ 此法简单，但速度慢。 ➢ 适用于大分子并且体积比较小的溶液的浓缩。
四、超滤膜浓缩
➢ 是利用微孔纤维素膜通过高压将水分滤出，而蛋 白质存留于膜上达到浓缩目的。
➢ 有两种方法： 用醋酸纤维素膜装入高压过滤器内，在不断搅拌
下过滤； 将蛋白质溶液装入透析袋内置于真空干燥器的通
节约生产蒸汽需 要量，有效利用 二次蒸汽中的热 量，降低生产成 本，提高经济效 益。 必须设置预热器 ，辅助设备多。
利用各效之间压差输 送料液，辅助设备少 ，不须预热器，操作 简便。 后效温度降低后，溶 液黏度增大，传热系 数降低，需要更大的 传热面积。
各效黏度差小，传热 系数大致相同，完成 液温度较高，可在减 压下进一步浓缩。 辅助设备多，必须设 置预热器，能量消耗 大。
1.马达
2.进料管
3.加热蒸汽管 4.排料口
5.冷凝水排出孔 6.刮板
7.分配盘
8.除沫器
9.二次蒸汽排出口
刮板式薄膜蒸发器
➢ 刮板式薄膜蒸发器是通过旋转的刮板使液料形成液 膜的蒸发设备。
➢ 料液从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的分配盘 中，在离心力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁 ，受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成 薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受 重力作用下流，瞬间另一块刮板将浓缩液料翻动下 推，并更新薄膜，这样物料不断形成新液膜蒸发浓 缩，直到料液离开加热室流到蒸发器底部，完成浓 缩过程。
一、普通蒸发器
➢ 蒸发浓缩和蒸馏设备基本相同 ➢ 浓缩物料 + 溶剂回收
二、循环式蒸发器
➢ 料液在加热室和蒸发室内做循环运动。 ➢ 提高传热效果，减少溶液的结垢现象。
三、升膜蒸发器
➢ 外循环蒸发器。
四、降膜蒸发器
五、刮板式薄膜蒸发器
➢ 旋转薄膜蒸发器。
1.马达
2.进料管
3.加热蒸汽管 4.排料口
➢ 适用于高热敏性物料蒸发浓缩。
这种设备是利 用旋转的离心 盘所产生的离 心力对溶液的 周边分布作用 而形成薄膜
四、多效浓缩
将第一个蒸发器产生的二次蒸汽作为第二个蒸发器的 热源，以此类推。 ➢ 节能型蒸发器。 ➢ 适用于蒸发量较大溶液的浓缩。
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项目三 其他浓缩技术 一、离子交换浓缩
➢ 在提取过程中，生物制品从发酵液中吸附在离子交 换树脂上，然后选择适宜的洗脱剂将吸附物洗脱下 来，实现分离、浓缩、提纯。
刮板式薄膜蒸发器工作原理动画
（三）离心薄膜蒸发 利用旋转的离心盘产生的离心力对溶液形成周边分布 作用，使溶液形成厚度为0.05~1mm的液膜进入加 热面而蒸发浓缩。
➢ 利用旋转的加热面，使进入加热面的溶液在离心 力场作用下形成液膜。
➢ 液膜厚度薄，传热系数高，设备体积小，蒸发强 度大，浓缩比高，物料受热时间短，浓缩时不易 产生气泡和结垢，蒸发室便于拆洗。
➢ 方法：加热、降温、减压、分子筛、超临界流体萃 取等。
➢ 本质：水分发生挥发、冷凝、升华等相变过程。 ➢ 目的：获取干制品
防止霉烂变质 减少体积和质量 便于贮存、加工、运输和使用
二、物料中所含水分的种类
物料中水分 存在形式
结合水：存在于物料细胞内和细小毛 细管中、以及固体物料中的结晶水 难除去
非结合水：存在于物料表面及物料孔 隙中和粗大毛细管中的水分 易除去
5.冷凝水排出孔 6.刮板
7.分配盘
8.除沫器
9.二次蒸汽排出口
六、离心薄膜蒸发器
➢ 设备体积小，蒸发强度高，物料蒸发温度低，受热 时间短，浓缩倍数大，物料最终浓度高，蒸发室可 方便拆洗。
➢ 特别适合浓缩热敏性物料、黏性物料，或有发泡趋 向的物料。
七、多效蒸发浓缩器
➢ 二次蒸汽反复利用、节省能源、提高效率。
，容易与溶液分开。 ➢ 吸收剂除去溶剂后能重复使用。 ➢ 适用于生物大分子物质的浓缩。
聚乙二醇浓缩
聚乙烯吡咯烷酮
葡聚糖凝胶浓缩
蔗糖
聚乙二醇浓缩
聚乙二醇 待浓缩液
聚乙烯吡咯烷酮 蔗糖 等
葡聚糖凝胶浓缩
➢ 将干燥的凝胶直接投入待浓缩的稀溶液中，凝胶 亲水性强，溶剂及小分子被吸收到凝胶内，大分 子的生物药物留在剩余的溶液中。离心或过滤除 去凝胶颗粒，即得到浓缩的生化药物溶液。
➢ 生物制品大多属于热敏性物质，注意干燥操作时 间及温度，在最短的时间内完成干燥操作。
➢ 为防止生物制品受到微生物污染，要注意干燥的 卫生环境。
➢ 注意生物制品浓缩的程度，可以提高干燥效率。
项目一 干燥技术概述
一、干燥的含义及目的
➢ 干燥：利用热能或其他方式除去湿物料中所含水分 ，获得干燥物品的操作。
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工作过程二 干燥技术
干燥：利用热能或其他方式除去湿物料中所含水分 ， 获得干燥物品的操作。
➢ 干燥往往是生物产品分离的最后一步。许多生物产 品，如酶制剂、单细胞蛋白、抗生素、氨基酸等均 为固体产品。
➢ 干燥是制取以固体形式存在、含水量在5～12％的 生物制品的主要工业方法。
固体物料的干燥基本过程： 湿分从固体物料内部借助扩散等的作用被输送到固 体表面，物料的内部传质过程； 物料加热以使湿分气化的传热过程； 气化后的湿分空气由于其蒸汽分压较大而扩散进入 气相的传质过程。
离子交换浓缩 吸收浓缩 吹干浓缩 超滤膜浓缩
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项目二 蒸发浓缩 一、常压浓缩
➢ 药液在常压下的蒸发浓缩。 ➢ 多采用倾倒式夹层锅，加强搅拌避免表面结膜，室
内设有排风抽走生成的水蒸气。 ➢ 蒸发速度慢，耗时较长。 ➢ 适用于耐热性有效成分，溶剂无毒、无害、无燃烧
性、无经济价值时的浓缩。
二、减压浓缩