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《⽣物分离⼯程》知识点整理⽣物分离⼯程第⼀章(绪论)⽣物分离⼯程的定义和过程⽣物分离⼯程定义（名词解释）：为提取⽣物产品时所需的原理、⽅法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集⽣物产品的过程。
过程：⽬标产物捕获⽬标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等⽅法)⽬标产物⾼度纯化和精制细胞分离三种⼿段：重⼒沉降离⼼沉降过滤第⼆章离⼼分离原理和⽅法：原理：离⼼沉降是在离⼼⼒的作⽤下发⽣的。
单位质量的物质所受到的离⼼⼒：式中：r为离⼼半径，即从旋转轴⼼到沉降颗粒的距离；ω为旋转⾓速度；N为离⼼机的转数，s－1⽅法：（1）差速离⼼分级（2）区带离⼼（差速区带离⼼、平衡区带离⼼）离⼼分离设备：离⼼⼒（转速)的⼤⼩：低速离⼼机、⾼速离⼼机、超离⼼机按⽤途：分析性、制备性按⼯业应⽤：管式离⼼机、碟⽚式离⼼机实验室⽤以离⼼管式转⼦离⼼机，离⼼操作为间歇式悬浮液的预处理⽅法和⽬的：⽅法：1.加热：最简单和最廉价的处理⽅法。
黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率调pH值：⽅法简单有效、成本低廉2.凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、⽯灰和NaCl)作⽤下，细胞蛋⽩质等胶体去稳定，并聚集成1mm⼤⼩的凝聚块的过程。
（机理：破坏双电层，⽔解后胶体吸附，氢键结合等）3.絮凝：在絮凝剂⾼分⼦聚合电解质的作⽤下，胶体颗粒和聚合电解质交连成⽹，形成10mm⼤⼩的絮凝团过程。
（机理：絮凝剂主要起中和电荷、桥架和⽹络作⽤）4.惰性助滤剂：⼀种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，⽤于扩⼤过滤表⾯的适应围，减轻细⼩颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。
（使⽤⽅法：预涂层；按⼀定⽐率混合。
助滤剂种类：硅藻⼟、纤维素、未活化的炭、炉渣、重质碳酸钙等。
）⽬的：提⾼过滤速度和过滤质量是过滤操作的⽬标。
各种细胞破碎技术原理和优缺点：原理：许多⽣物产物在细胞培养过程中保留在细胞，需破碎细胞，使⽬标产物选择性地释放到液相。
生物分离工程复习笔记生物分离工程内容：1.生物分离工程概念、特点、操作流程等；2.生物分离中常用到的分离操作方法，其概念、原理、特征、适用对象、注意事项、优缺点、使用实例等；3.常用方法的比较；基本知识点（一）一．生物分离工程概述1，生物分离工程（P1）生物分离工程是指从发酵液、反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备，又称为生物工程下游技术。
特征：应用面广;种类繁多，结构功能复杂，生物活性各异;目的产物在初始物料中的含量低;原料中目标产物浓度越低，所需能耗越高，分离过程成本越大;始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低;易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感；产品的质量要求高，尤其是药品等2.传统生化产品和基因工程产品在提取和精制上的差异（P1）（了解）1）传统生化产品都为小分子(工业用酶除外，但它们对纯度要求不高、提取方法较简单)．其理化性能(如平衡关系等)数据都为已知，因此放大比较有根据；基因工程产品大多为大分子，必要数据缺乏，放大多凭经验。
2）由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主，表达产品处于胞内，提取前需将细胞破碎，细胞内物质释放出来，给提取增加了很多困难；而发酵液中的产物，浓度较低，杂质又多，且一般大分子较小分子不稳定(易失活，如对剪切力)，故提取较困难。
3）大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离，由于蛋白质都内氨基酸所构成，所以性质相似，分离主要依靠高分辨力的精制方法，如色谱分离等。
3.生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作（P4）1）一般工艺流程一般来说，下游加工过程含培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；最后纯化。
第1 页共1 页生物分离工程2）具体过程1发酵液预处理和固液分离○过滤和离心是预处理最基本的单元操作。
合肥学院Hefei University生物分离工程课程综述题目: 固液分离技术的概述和发展系别:专业:学号:姓名:2013年3月25日固液分离技术的概述和应用摘要：生物分离技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一。
生物分离技术的发展，为人类提供了丰富多彩的生物产品。
而固液分离技术是生物分离技术中很重要的一部分，本文主要概述了固液分离技术的相关知识和其在工业领域应用的情况。
以及根据当今工业发展的特点，对固液分离技术的今后发展趋势作一些简要推论。
关键词：固液分离技术设备应用情况发展动向1 前言：固液分离是一种重要的单元操作，从液相中除去固体一般采用筛或沉淀方法，水处理中有微滤、澄清和深床过滤等方法。
现有的传统固液分离技术主要集中在压滤、过滤、重力沉降等方面，它广泛的应用于医药卫生、造纸、环境保护、食品、发酵等各大行业[1]。
在许多生产过程中，过滤与分离机构是关键设备之一，其技术水平的高低，质量的优劣直接影响到许多过程实现工业化规模生产的可能性、工艺过程的先进性和可靠性、制品质量和能耗、环境保护等经济和社会效益[2]。
在物料湿法加工过程中，固液分离工艺越来越受到人们重视。
因为工艺不完善首先会影响产品质量，造成物料流失，并且对环境造成的污染也会更加严重，特别是颗粒悬浮液，由于其颗粒小，沉降速率慢，滤饼的孔径小，透气性差，从而导致颗粒悬浮液的分离效率降低[3]。
全球水资源急剧短缺，生存环境日益恶化,人们因此对固液分离工艺也提出了更高的要求[4]，世界各国的许多研究者在这方面的也有很多深入的研究。
2 历史发展：最早的分离技术可以追朔到中国夏,商朝的酿酒业中的蒸酒技术；古人制糖和盐掌握了蒸发浓缩和结晶技术；用蒸馏方法从煤焦油中提取油品。
十八世纪英国工业革命, 使化学工业这个巨人真正诞生和发展起来, 随之分离工程也诞生并发展起来。
1901 年英国学者戴维斯在其著作《化学工程手册》中首先确定了分离操作的概念, 1923 年美国学者刘易斯和麦克亚当斯合著出版了《化工原理》, 从而确立了分离工程理论[5]。
实验三中药固液提取、分离实验一、实验内容普通提取、超声提取、微波提取、固液分离二、实验目的1．熟悉固液不同提取工艺方法、固液分离工艺方法。
2．完成中药…的普通、超声、微波三种常压提取工艺操作过程。
3．测定提取浓度－时间曲线，比较不同提取工艺方法的特点。
4．完成固液提取液的抽滤、离心过滤分离操作三、实验原理1、对具有细胞结构的中药材，在溶剂作用下，借毛细管先将药材由外而内浸润，并在渗透压作用下，溶剂向细胞内部渗透，细胞内可溶物质溶解，继而在浓度差的推动下向胞外扩散，进而由表面向溶液本体扩散，完成固液提取过程。
2、在浸润、渗透、溶解、扩散过程中，渗透和扩散是全部提取过程的速控步骤，加快这两个过程，就能加快整个提取单元操作速率。
3、提高温度，加快分子运动，可以加快浸润、渗透、溶解、扩散各个阶段的速率，故煎煮、回流提取比常温提取快。
4、于普通提取时，给体系加特定频率的超声波，由于超声波的空化、等作用，四、实验材料、设备1、市售黄芪原药材，切制成约2mm厚、5mm长待用；2、葡萄糖230.0 mg／L的溶液，分析纯配制；3、0.2％蒽酮试剂，用80％硫酸溶液配制；4、1000ml三口烧瓶（磨口，2个）、回流管（2个）、1.5m长硅橡胶管（2根）温度计（2个）、橡胶塞（4个，其中两个打洞可插入温度计）；5、超声波提取器；6、微波提取装置；7、可调压电炉（2台）；8、离心机；9、水浴加热器；10、分光光度计（2至4台）、电子天平；11、10ml离心管（8个）、实验离心机；12、1.0 mL移液管、25.0ml容量瓶（30个）、10ml具塞试管（20个）、250ml烧杯（8个）、250ml棕色容量瓶2个；13、蒸馏水（100L）、冰块适量。
五、实验操作步骤1、粉碎实验1）检查粉碎机（锤式）粉碎室是否清扫干净，选择最大网眼的筛板安装到位，关闭并拧紧粉碎室盖；接通电源，开启电机，待粉碎机正常运转，将接料布袋系牢于出料口。
生物分离工程名词解释1、错流过流：料液流动方向与过滤介质平行的过滤属于错流过滤。
其常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜。
2生物分离工程：指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液中分离、纯化生物产品的过程。
3. 盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象4、沉淀：是指在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。
5、等电点沉淀：指利用蛋白质在PH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分离的方法。
6、萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液（原料）中提取出来的方法。
7、带溶剂：是指易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质，也称为化学萃取剂。
8、细胞破碎：是指利用各种方法去破坏细胞壁和细胞膜，使胞内产物有效的释放出来。
9、包含体：包含体是聚集蛋白形成的浓密颗粒，呈无定形或类晶体。
10、乳化现象：是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。
11、超临界流体：是温度和压力同时高于临界值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
12、超临界流体萃取：是指利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。
13、蒸发浓缩：是利用加热的方法使溶液中的一部分溶剂（通常为水）汽化后除去，得到含较高浓度溶质的一种操作过程。
14、结晶：是溶液中的溶质在一定条件下因分子有规则的排列而结合成晶体的过程。
15、双水相萃取：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。
16、分离：是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置和方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一区域的过程。
17、亲和沉淀：亲和沉淀是利用蛋白质与特定分子（配基、基质、辅酶）之间高度专一作用而设计的一种特殊选择性的分离技术。
18、重结晶：第一章1、生物分离工程主要目标产品类型：直接产物，即由发酵直接生产，分离过程从发酵罐流出物开始间接产物：即由发酵过程得到细胞或酶，再经转化和修饰得到产品。
生物分离中固液分离综述摘要：除去固体杂质，得到溶液（沉降）；分离掉溶液获得固体（过滤）。
关键字：固液分离方法、设备由于固液悬浮液中的分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业上一般都采用机械方法将两相进行分离。
要实现这种分离，必须使分散相和连续相之间发生相对运动。
根据两相运动方式的不同，机械分离可按两种操作方式进行：一、液体受限制，而固体颗粒在作相对运动的过程，包括浮选、重力沉降（通常称为沉降分离）和离心沉降（离心分离）等操作。
重力沉降的推动作用是重力，一般也称为沉降分离；离心沉降的推动力主要是惯性离心力，一般也称为离心分离。
二、固体颗粒受限制而液体作相对动的过程称为过滤。
实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或惯性离心力。
因此，过滤又可分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。
对于这两种机械分离，前者取决于固体颗粒和液体两相之间的密度差，而后者实现的前提是应具有过滤介质。
1.1 沉降沉降是固液悬浮液失稳的一种现象，因为固体和液体间有密度差存在，若固体和液体间的密度差大于零，固体颗粒在悬浮液中受重力的作用下沉，经过一定时间的沉降，悬浮液分为上部澄清的液体层及下部被液体浸透的固体带。
沉降作为一种固液分离的方法，广泛应用在制药、环保、化工、矿业、冶金等许多工业领域。
利用重力沉降性质进行固液分离，由于借助的是地心引力而无须外加能量，理论上讲是最经济的方法。
当然若欲达到有效的分离，首先须提供足够的沉降面积，其次为了加快固体颗粒的终端沉降速度，需采用凝聚与絮凝技术。
而对于由更小的颗粒及粘度较高的溶液构成的悬浮液，仅靠絮凝技术仍难以达到固液分离的要求时，则需要人为引入离心力以增强固体颗粒沉降的推动力，即为离心沉降。
1.1.1 沉降分离理论沉降分离只是一个物理过程，属于过程工程中的一个单元操作。
沉降速度是固液分离理论中的一个重要的基本概念。
如果实现沉降过程的推动力是重力，则称重力沉降速度；若推动力为离心力则称离心沉降速度。
第一章生物分离的一般步骤1、不溶物的去除（固液分离）——预处理包括过滤、离心、细胞破碎等，产物浓度和质量得到了提高。
2、产物提取（浓缩）产物初步纯化的过程。
将目标产物与性质差异较大的杂质分开，可大幅提高产物浓度。
往往多单元协同操作，如吸附、萃取、沉淀、超滤等。
以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，除去主要杂质3、产品的纯化产物被高度纯化，除去与目标物性质接近的杂质。
采用的技术具有产物的高选择性和杂质的去除性，即可以除去微量的杂质。
如色谱、电泳、层析等。
4、产品精制将纯化的产品按要求制成商用成品。
按商品要求的用途、纯度、剂型等进行最后加工。
如结晶、喷雾干燥、冷冻干燥等。
生物分离基本原理生物分离的基本原理是指根据混合物（包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等）中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和能够扩大这些差别的分离设备，实现各种物质的分离，或使被分离的目的产物得以纯化。
第二章发酵液预处理的目的预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：（1）改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。
（2）相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。
（3）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。
发酵液预处理的方法1.加热法（Heating）2.调节悬浮液的pH值（Regulation of pH）3.助滤剂和反应剂（Filter aids and Reactant)4.杂蛋白的去除（Removal of useless protein）5.高价无机离子的去除（Removal of inorganicion）6.凝聚和絮凝（Coagulation and flocculation）凝聚：凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间扩散双电层电位下降，电排斥作用降低，破坏胶体体系的分散状态，使之不稳定相互凝集成1mm左右块状凝聚体的现象。
⽣物分离⼯程的特点1、⽣物分离⼯程的特点；①成分复杂，固液分离困难；②浓度低，分离能耗⼤③收率低；④易失活；⑤不稳定性。
2、精制产品分离纯化⼀般流程1．胞外产品：发酵液→预处理→⽬的产物尽量进液相→→固液分离→收集液相后→提取与精制2．胞内产品：发酵液→预处理→除杂、改变液相性质→固－液分离→收集细胞或菌体→细胞破碎→⽬的产物进液相→固－液分离→收集液相→后提取与精制3、⽣物悬浮液的特性：①悬浮物颗粒⼩，⽐重与液相相差不⼤；②固体粒⼦可压缩性⼤；③粘度⼤，含有蛋⽩质、多糖等胶体物质，⼤多为⾮⽜顿型流体。
改性的⽬的：降低滤饼⽐阻，提⾼过滤与分离的速率。
4、凝聚：指在电解质作⽤下，由于胶粒间双电层排斥电位的降低，⽽使胶体体系不稳定的现象。
凝聚作⽤机理：加⼊电解质→电解质中的⾼价阳离⼦→对胶体周围离⼦的影响→双电层电位↓→胶体稳定性↓→发⽣凝聚5、阳离⼦对带负电荷的发酵液胶体粒⼦凝聚能⼒的次序为：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+6、絮凝：指在某些⾼分⼦絮凝剂存在下，基于桥架作⽤，使胶粒形成较⼤絮凝团的过程。
7、错流过滤（Cross-Flow Filtration)⼜称切向流过滤，是⼀种维持恒压下⾼速过滤的技术。
其操作特点是使悬浮液在过滤介质表⾯作切向流动，利⽤流动的剪切作⽤将过滤介质表⾯的固体（滤饼）移⾛。
8、珠磨法细胞破碎率可⽤⼀级反应动⼒学表⽰：间歇操作：ln[1/(1-R )]=Kt连续操作： ln[1/(1-R )]=K τ其中τ=V /F 式中： R —破碎率（g/g ） K —反应速率常数(1/s) t —破碎时间(s)τ—平均停留时间(s) V —破碎室悬浮液体积（L ）F —进料速率(L/s)9、⾼压匀浆法破碎的动⼒学⽅程 KT —与温度等有关的破碎常数。
N —悬浮液通过匀浆器的次数。
P —操作压⼒。
a —微⽣物种类常数，对于酵母菌a 值可取2.210、简述采⽤多种破碎⽅法相结合提⾼破碎率的原理化学法与酶法取决于细胞壁膜的化学组成，机械法取决于细胞结构的机械强度，⽽化学组成⼜决定了结构的机械强度，组成的变化必然影响到强度的差异，这就是化学法与机械法相结合的原理。
