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我课件---生物工程下游加工技术
2024-01-25
contents
目录
生物工程下游加工技术概述
原料选择与预处理
分离纯化技术
浓缩干燥技术
产品检测与质量控制
设备选型与操作维护管理
环保法规遵守与废弃物处理
CHAPTER
01
生物工程下游加工技术概述
定义
生物工程下游加工技术是指对生物反应器中产生的生物物质进行分离、纯化和加工的一系列技术操作。
发展历程
随着生物技术的快速发展，生物工程下游加工技术经历了从简单到复杂、从单一到多元化的演变过程，现已成为生物工程领域不可或缺的重要组成部分。
通过精细的分离和纯化技术，可以获得高纯度、高质量的生物产品，满足医疗、工业等领域对产品质量的高要求。
提高产品质量
生物工程下游加工技术可以应用于多种生物产品的生产，如蛋白质、抗体、疫苗等，为生物工程的广泛应用提供了有力支持。
实现产品多样化
通过优化下游加工流程和提高生产效率，可以降低生物产品的生产成本，提高市场竞争力。
降低生产成本
下游
生物工程下游加工技术是上游技术的延伸和拓展，对上游产生的生物物质进行分离、纯化和加工，生产出符合要求的生物产品。
上游
生物工程上游技术主要包括基因工程、细胞工程等，为下游加工提供原料和反应条件。
产业链结构
生物工程产业链包括研发、生产、销售等环节，其中下游加工技术是连接生产和销售的重要桥梁，对于推动整个产业链的发展具有重要意义。
CHAPTER
02
原料选择与预处理
需选用健康、无污染的动物细胞，符合相关质量标准，如细胞活性、纯度等。
动物细胞培养物
植物细胞培养物
微生物发酵产物
选用优质、高产的植物细胞株，确保无病毒、无农药残留。
选用高产、稳定的菌株，确保发酵产物的质量和产量。
03
02
01
去除原料中的杂质、残留培养基等，常用清洗设备有超声波清洗机、高压喷淋清洗机等。
清洗
对于细胞壁较厚的植物细胞和微生物细胞，需进行破碎处理，常用设备有高压均质机、珠磨机等。
破碎
根据原料的性质，采用离心、过滤、层析等方法进行分离纯化，常用设备有离心机、超滤膜分离设备等。
分离
CHAPTER
03
分离纯化技术
03
DNA沉淀
在DNA溶液中加入乙醇或异丙醇，使DNA以纤维状沉淀析出。
01
沉淀法分离原理
通过改变溶液条件（如pH值、离子强度、温度等），使目标产物以沉淀形式析出，从而实现分离纯化。
02
蛋白质沉淀
通过调节pH值至蛋白质等电点附近，使蛋白质从溶液中析出。
1
2
3
利用半透膜的选择透过性，使溶液中不同组分在膜两侧产生浓度差，从而实现物质的分离纯化。
膜分离技术原理
利用超滤膜截留大分子物质，让小分子物质和溶剂通过，常用于蛋白质、酶等生物大分子的浓缩和脱盐。
超滤膜分离技术
利用反渗透膜对水分子的选择性透过，实现溶液中溶质和溶剂的分离，常用于海水淡化、废水处理等领域。
反渗透膜分离技术
CHAPTER
04
浓缩干燥技术
蒸发浓缩法是利用加热使溶液中的溶剂汽化，从而提高溶液中溶质浓度的过程。在生物工程下游加工中，蒸发浓缩法常用于去除发酵液中的水分，得到浓缩的产品。
原理
蒸发浓缩设备主要包括蒸发器、冷凝器、真空系统和控制系统等。其中，蒸发器是实现溶液加热和汽化的关键部件，冷凝器用于将汽化的溶剂冷凝回收，真空系统提供蒸发过程所需的真空环境，控制系统则用于实现设备的自动化运行和监控。
设备
原理
冷冻干燥法是将待干燥的物料先冷冻至其共晶点以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在真空条件下通过加热使冰直接升华为水蒸气，从而去除物料中的水分。这种方法适用于热敏性、易氧化和易挥发性物质的干燥。
设备
冷冻干燥设备主要包括冷冻系统、真空系统、加热系统和控制系统等。其中，冷冻系统用于提供物料冷冻所需的低温环境，真空系统用于抽除物料中的空气和水分，加热系统用于提供物料升华所需的热量，控制系统则用于实现设备的自动化运行和监控。
将液体物料通过喷嘴雾化成微小液滴，在热气流中迅速蒸发干燥。此方法适用于热敏性物料的干燥，但设备投资和能耗较高。
喷雾干燥法
在真空条件下对物料进行加热干燥，适用于易氧化、易挥发和高温下易分解的物料的干燥。但此方法干燥时间较长，且对设备密封性能要求较高。
真空干燥法
利用吸附剂的吸附作用去除物料中的水分，适用于低浓度物料的干燥。但此方法需要定期更换吸附剂，且干燥效率相对较低。
吸附干燥法
CHAPTER
05
产品检测与质量控制
生物学检测法
利用生物体或生物组织对生物活性物质的特异性反应进行检测，如酶活性测定、细胞增殖实验等。
理化检测法
运用物理或化学方法对生物活性物质的性质进行检测，如光谱分析、色谱分析、电化学分析等。
免疫学检测法
利用抗原抗体特异性结合的原理，通过免疫分析技术对生物活性物质进行检测，如酶联免疫吸附试验(ELISA)、免疫荧光技
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