生物分离工程课件.pptx

第一章绪论;生物技术的目标就是指利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品

按上述定义，早在公元前4228年就有了应用生物技术酿酒、制奶酪等的记载。

狭义生物技术的产物仅为化学产品，约有100年的历史。;获得产品的有效途径

Rawmaterials原材料

Pretreatments预处理

bioreactions生物反应

bioseparations生物分离

products产物

;二、生物分离的特点;Table1typesofmoleculesmanufacturedbyfermentation;产品的多样性导致分离方法的多样性

生物分离与一般化学分离方法的比较

大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中

;生物分离一般比化工分离难度大

（1）成分复杂

固体成分包括完整有机体、培养基及底物中的不溶物

液体成分包括底物可溶物、代谢中产物及目标产物;获得高纯度的干燥产品

需要几步

分离过程精细，成本高）;Table3typicalproductsfromfermentation;

生物产品要求高质量：

*purity（纯度）

*sanitation（卫生）

*biologicalactivity（生物活性）;分离过程的成本占产品总投资的大部分

因此必须仔细考虑和设计产品的回收和纯化过程

设计中应考虑下列问题

1.产品价值

2.产品质量

3.产物在生产过程中出现的位置

4.杂质在生产过程中出现的位置

5.主要杂质独特的物化性质是什么

6.不同分离方法的技术经济比较

上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化;三.单元操作;B.产物分离

离子交换吸附

萃取

溶剂萃取

反微团萃取

超临界流体萃取

双水相萃取

以上分离过程不具备特异性，只是进行初分

可提高产物浓度和质量;C.产品的纯化

色谱

电泳

沉淀

结晶

以上技术具有产物的高选择性和杂质的有效去除;D.产品的精制

结晶

干燥;中药动态水提取生产线流程图;;;;Productionofbakersyeast;Productionofmonosodiumglutamate;Recoveryofanextracellularenzyme;Recoveryofintracellularenzymes;Recoveryofpenicillin;Recoveryofsingle-cellproteinonamethanolbasis;Recoveryoftoxoidvaccines;Recoveryofwhile-cellvaccines;

（习题）

1.生物分离工程在生物技术中

的地位？

2.生物分离工程的特点是什么？

;

3.生物???离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？

4.在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？

;

过滤

定义——在一定的压力差下，将固液悬浮液通过一多孔性介质而实现固液分离的过程

原理——筛分

;;但对微小而形状多变的微生物细胞，发酵液和其它生物溶液的过滤就变得复杂了。

一般，由于料液通常都是高的非牛顿粘度流体或者是高度可压缩滤饼，发酵液和其它生物溶液是极其难以过滤的，因此，必须对这些生物分离程序进行修改。

;A预处理;1、加热;2、凝聚和絮凝;简单的酸或碱

明矾

三氯化铁;预处理时加入合成聚合物既能降低排斥电位，又吸附了周围的微粒，形成桥架作用，促使胶粒形成粗大，密度低的絮凝团。这些絮凝团很容易被过滤得到。

聚丙烯酰胺

聚苯乙烯

多聚胺衍生物）

;（1）、硅藻土

硅藻土是百年前水生植物沉淀下来的遗骸。

（2）、珍珠岩

珍珠岩是处理过的膨胀火山岩。

;B.过滤理论;达西定律（Darcy’slaw）;当Re5时达西定律才成立

Re=dvρ/μ(1-ε)(2.2)

d-滤饼粒子的大小或孔的直径

ε-滤饼空隙率

ρ-液体的密度

Re–雷诺准数;

对于板框式过滤,速率方程为：

V=(1/A)*dV/dt(2.3)

A–过滤面积

V–过滤液体积

t–过滤时间;滤饼和过滤介质所产生的阻力：

l/k=Rm+Rc