发酵工程-下游分离技术部分完整课件(7章)

Lys
Lys
α
NH2 α
Lys Lys
α
NH2 α
Lys
Lys
α
NH2
…… α
Lys
Lys
α
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2
ε –聚赖氨酸
Penicillium
Yeast Rhizopus oryzae E. coli
聚阳离子多肽
Antibacterial properties
碱（OH-）,降解酶
下游加工过程四原则：时间 短；温度低；pH适中；严格
清洗消毒
二 生物技术下游加工过程的特点
5、排放废液存在着环保和生物安全性问题。
第七章 下游加 工过程概论 本章内容
Generality of downstream 一 下游加工过程在生物技术中的地位
process
二 生物技术下游加工过程的特点
三 生物技术下游加工过程的一般流程
5、初步纯化（提取）
主要目的：浓缩，也有一些纯化作用。 主要的操作单元
1
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3
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三 下游加工过程的一般流程和单元操作
1） 浓缩
A
B
C
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
A 蒸发浓缩
盘管式
升膜式
刮板式
溶液通过加热罐的速度
b
d快，或只通过加f 热管一
溶液在罐内停留时间比较 长，对热敏性物料易产生 分解变质。
一 下游加工过程在生物技术中的地位
D392大孔径弱碱性阴离子交换树脂 D152大孔径弱酸性阳离子交换树脂
下活性游炭加脱工色 的费用在传统产品中占到工厂总投资 的60%以上，而在基因工程产品中占到总投资 的80%-90%
下游加工过程不仅关系到产品的产量和质量，而 且关系到企业的经济效益。
一 下游加工过程在生物技术中的地位
二 生物技术下游加工过程的特点 3、各个批次的发酵液质量不尽一致，要求下 游加工工艺有一定弹性
发酵液的放罐时间、发酵过程中加入消泡剂等对下游均有一定的影响， 应能够妥善应对。
二 生物技术下游加工过程的特点
4、放罐前后可能存在着两条发酵途径。
由于条件改变，发酵会继续 但可能按其他途径代谢从而
破坏产品
酸、碱、表面 活性剂
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
细胞碎片分离的方法
1896年
明胶 琼脂或淀粉
Beijerinck
这种现象被称为聚合物的不 相溶性（incompatibility） ，从而产生了双水相体系 （Aqueous two phase system,ATPS）。
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
a
c
次，不做循环，溶液在 加热罐壁膜上式呈罐膜状蒸发 速度快（液体在罐内只 停留几秒或几十秒），
但传热e效率高，对处理 g
热敏性物料特别适宜。
夹套式
强制循环式
降模式
离心式浓缩
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
a 夹套式浓缩器
搅拌器
夹套
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
b 盘管式浓缩器
（1）结构简单，操作方 便，易于控制;
那么问题来了。。。
基因工程产品的投资为什么更高，在提取上有什么
特殊性
氨基酸、核酸、糖 类、肽、蛋白质、
有机酸……
（1）细胞内容物 释放，造成提取液 中杂质多，不易提
取；
（2）杂蛋白的分离借助于色层分离， 而色层分离耗时长、成本相对较高。
第七章 下游加 工过程概论 本章内容
Generality of downstream 一 下游加工过程在生物技术中的地位
（2）根据料液量，可任 意开启各排管的加热 蒸汽，以满足操作需 要；
（3）锅内物料浓度均匀， 特别适用于粘度高的 物料浓缩；
（4）间歇出料，物料受 热时间长，对产品质 量有影响;
（5）设备体积较大，清 洗不便，尤其结垢清 洗更困难。
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
c 强制循环式浓缩器
该蒸发器为分批作业 优点为流速大，达3-4m/s，传热系数较高，可防止料液结垢；当加热 蒸汽与料液之间的温差较小时（3-5℃），仍可进行操作。不足是动力 消耗大．
培养液中包含细胞、代谢产 物及未用完的培养基成分， 因此分离非常困难，成本极 高
ε –聚赖氨酸：15-20 g/L
二 生物技术下游加工过程的特点
2、欲提取的生物物质通常很不稳定
遇酸、碱、氧化剂、光、高温等不适条件，易失活或
分解。
…… Lys
α
NH2 α
Lys Lys
α
NH2 α
Lys Lys
α
NH2 α
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
process
二 生物技术下游加工过程的特点
三 生物技术下游加工过程的一般流程
四 生物技术下游加工过程的发展趋势
二 生物技术下游加工过程的特点
1、培养液中所含欲提的生物物质浓度很低
产品 抗生素 氨基酸 酒精 有机酸
酶
浓度（g/L） 25 100 100 100 20
培养液中的生物物 质高不过10%，低得 可到0.1%,甚至更低
发酵工程
第七章 下游加工过程 概论
Generality of downstream prty of downstream 一 下游加工过程在生物技术中的地位
process
二 生物技术下游加工过程的特点
三 生物技术下游加工过程的一般流程
四 生物技术下游加工过程的发展趋势
3、液固分离方法
微滤和超滤
04
鼓式真空过滤
离心
不能将液固相完全分离
03 设备成本及技术要求高
02
板框压滤 01
过滤介质 助滤剂层
滤饼 刮下的滤饼 刮刀
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
4、细胞破碎及其碎片分离 细胞破碎
物理 法
生物 法
化学 法
1）机械破碎： 高压匀质法；
酶 2）球磨机 3）超声波法
第七章 下游加 工过程概论 本章内容
Generality of downstream 一 下游加工过程在生物技术中的地位
process
二 生物技术下游加工过程的特点
三 生物技术下游加工过程的一般流程
四 生物技术下游加工过程的发展趋势
一 下游加工过程在生物技术中的地位
介个问题。。。
下游加工过程技术 从混合液中分离 纯化目的产品的 过程
四 生物技术下游加工过程的发展趋势
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
1、一般工艺流程
预处理
胞
细胞分离
外
初步纯化（提取）
产
高度纯化（精制）
物
成品加工
细胞破碎 胞内产物
细胞碎片分离
三 下游加工过程的一般流程和单元操作
2、预处理方法
。
发酵液预处理的目的，就在于改变发 酵液的性质，以利于液固分离
三 下游加工过程的一般流程和单元操作