生物工业下游技复习题.doc

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生物工业下游技复习题

1 什么是下游技术? 对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业过程获得的生物原料,经提取分离、加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术 生物工业下游技术的工作领域是什么? 物质分离产品再加工1、粗料发酵,质、悬浮物多。2、分子量及分子结构差异大。3、易受各种分离操作的影响。4、原料和发酵操作不稳定,各批次间成分变化大 1、目的物是胞内物质还是胞外物质 2、原料中产物和主要杂质浓度 3、产物和主要杂质的物理化学特性差异 4、产品的用途和质量标准 5、产品的市场价格 6、废物的处理方法 生成络合物或螯合某些金属离子的反应等 在医药、食品、化工等行业具有广泛市场的山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺(高压)获得。 在某些发酵产品或天然物质中,利用有机化学反应生成有特殊用途或更有价值的衍生物等方面的研究也较活跃。悬浮液流动方向与过滤面平行降低液体粘度(加快滤速)调整pH值 凝聚与絮凝 加入反应剂 加入助滤剂分类 机 械 法 珠磨法 可达较高破碎率,可较大规模操作,大分子目的产物易失活,浆液分离困难 高压匀浆法 可达较高破碎率,可大规模操作,不适合丝状菌和革兰氏阳性菌 超声破碎法 对酵母菌效果较差,破碎过程升温剧烈,不适合大规模操作 X.press法 破碎率高,活性保留率高,对冷冻敏感目的产物不适应 非 机 械 法 酶溶法 具有高度专一性,条件温和,浆液易分离,溶酶价格高,通用性差 化学渗透法 具一定选择性,浆液易分离,但释放率较低,通用性差 渗透压法 破碎率较低,常与其他方法结合使用 冻结融化法 破碎率较低,不适合对冷冻敏感的目的产物 干燥法 条件变化剧烈,易引起大分子物质失活 破碎率控制的原则是什么? 破碎动力学方程 破碎率一般控制在80%左右,过高的破碎率有以下缺点:1)能耗高、产热高,冷却困难。2)大分子目的物失活增加。3)碎片小,分离困难。 5 萃取:指任意两相之间的传质过程 比较多级逆流萃取和多级错流萃取 多级逆流萃取:料液走向和萃取剂走向相反,只在最后一级中加入萃取剂,故和错流萃取相比,萃取剂消耗少,萃取液产物平均浓度高,产物收率最高。 多级错流萃取:每级均加新鲜溶剂,故溶剂消耗量大,得到的萃取液产物平均浓度较稀,但萃取较完全。 微分萃取:是在一个器萃取器内,分散的和连续的两相(料液和萃取剂)逆向流动,完成物质交换。 浸取:用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程 带剂:是指这样一种物质,它们能和产物形成复合物,使产物更易溶于有机溶剂相中,提高分配系数K,该复合物在一定条件下又要容易分解。 分配定律 :在一定温度一定压力的条件下,溶质分配在两个互不相溶的溶剂中,达到平衡时溶质在两相中的活度之比为常数,这个现象即为分配定律,比例常数为分配系数 分离因子:在含有两个及两个以上的溶质时,用来表示萃取剂对溶质A和B分离能力的大小的因数 相似相溶:分子结构相似、相互作用力相似的两种物质能互相溶解 画出单级萃取设备流程,并说明。 料液F与萃取剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取,达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相R,萃取相送至回收器,萃余相R为废液。在回收器内产物与溶剂分离,溶剂则可循环使用。 如何选用萃取剂,并解释理由 ①有很大的萃取容量,即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物;②有良好的选择性,理想情况是只萃取产物而不萃取杂质;③与被萃取的液相(通常是水相)互溶度要小,且粘度低、界面张力小或适中;④溶剂的回收和再生容易;⑤化学稳定性好,不易分解,对设备腐蚀性小;⑥经济性好,价廉易得;⑦安全性好,闪点高,对人体无毒性或毒性低。 6 临界点: 物质在气液共存时的最高压力和最高温度 拖带剂:辅助溶剂以增加物质的溶解度和萃取选择性 超临界流体为什么可以成为萃取剂,请分析说明? 1)超临界流体对某些物质的溶解度随着超临界流体密度的变化而变化。 2)在临界点附近,超临界流体的温度或压力的微小变化会引起密度的很大变化,使得超临界流体的溶解度发生很大变化 3)超临界流体近气体的性质,使得超临界流体的传质速率大于普通溶剂。 4)超临界流体接近液体的性质,使得超临界流体具有接近普通溶剂的溶解能力。 为何选用CO2为超临界萃取剂? 超临界CO2具有典型的超临界流体的特性,且具有以下优点: 1)无毒,无腐蚀性,不可燃烧,纯度高且价格低。 2)有优良的传质性能,扩散系数大,粘度低 3)与其它用作超临界流体的溶剂相比,CO2具有相对较低的临界压力和临界温度,适合于处理某些热敏性生物制品和天然物产品。 7 什么是双水相萃取?双水相萃取的优点是什么? 双水相萃取是利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。 易于

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