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生物分離工程第二章ppt下載

素材編號:
394247
素材軟件:
PowerPoint
素材格式:
.ppt
素材上傳:
yangyiner
上傳時間:
2020-01-11
素材大小:
1 MB
素材類別:
生物課件PPT
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生物分離工程第二章ppt

生物分離工程第二章ppt免費下載是由PPT寶藏(wangzhantj.cn)會員yangyiner上傳推薦的生物課件PPT, 更新時間為2020-01-11,素材編號394247。

這是生物分離工程第二章ppt,包括了生物分離工程在生物技術中的地位,生物工業下游技術的特點,生物下游加工過程的一般步驟,分離效率的評價,生物分離工程的發展方向,生物分離工程的研究方向等內容,歡迎點擊下載。

緒論
1.1生物分離工程在生物技術中的地位
1.1.1 定義
生物產品 
①生物界自然產生
②微生物菌體發酵過程——>發酵液     分離
③動植物細胞培養過程——>反應液                生物產品
④酶反應過程            ——> 培養液     精制
生物分離工程
從發酵液、反應液和培養液中分離、精制有關產品的過程稱為生物分離工程(Bio-Separations Engineering)亦稱下游技術(Downstream Processing)
1.1.2 在生物技術中的地位
生物產品的成本構成
傳統液體混合物產品(分離成本約10%)
 啤酒、葡萄酒等發酵飲料 (簡單固液分離和無菌處理)
小分子生物產品(分離成本約30%,分離、精制部分的投資占整個投資的60% )
酒精,丙酮,丁醇,抗生素,有機酸,核酸,酶制劑,單細胞蛋白
生物活性產品(分離成本約占整個生產費用的80%-90%)
動物細胞培養
植物細胞培養
基因工程發酵產品
1.1.2 在生物技術中的地位
生物分離工程的落后阻礙生物技術的發展
一方面生物技術(基因工程、細胞工程)的新成果沒有合適的提取和精制的方法就不能轉化為生產力。
另一方面,如果提取和精制方法落后,收率太低,成本太高,其生物產品的競爭力就不強(如甘油、衣康 酸等)。
1.2 生物工業下游技術的特點
1.2.1 原料及產品特性
成分復雜
目標產物濃度低
收率低
易失活
不穩定性
幾種典型產品的發酵液的濃度
                  濃度(g/L)       含量(%)
抗生素              25                2.5
氨基酸             100                10
酒精                100                10
有機酸             100                10
酶                    20                  2
R-DNA蛋白質     1                   1
收率計算
         由于起始濃度低,雜質多,而產品要求純度高,因此常需好幾步操作,其結果使得生物產品的收率較低。
例:假設每步操作的收率為90%,若包含3步操作,則總收率為72.9%,若包含6步操作,則總收率真為53.1%。
1.2.2 生物分離過程設計的原則
時間短  (放罐后 必須盡快提取)
溫度低。
PH適中
清潔衛生,勤清洗消毒。
生物安全(bio-safety)問題,要在密閉狀態下 防止菌體擴散。
發酵液放罐后,由于條件改變,會繼續按另外的途徑進行生物反應,使產物濃度下降或部分失活,特別是雜菌的感染,會引起產品的破壞。因些,對于初級提取或分離設備,往往不能按一天的生產能力來設計。
        例:某生物產品廠,每天發酵3個罐,發酵液總量為90m3,發酵醪成熟后要求在3h內完成初步分離,則該廠初步分離設備的產能力應生≥10 m3/h。
1.2.3 生物分離過程的選擇
①(根據)目標產物的分子結構,物理化學特性,分子量大小等。
② 主要雜質的成分與含量
      尤其是分子結構,大小和理論性質與目標產物接近的雜質。
③目標產物在分離中的穩定性
      如耐酸堿性,耐高溫,耐有機溶劑。
1.3生物下游加工過程的一般步驟
       工業應用的生物分離技術
① 回收技術: 絮凝,離心,過濾,微過濾。
② 細胞破碎技術: 球磨,高壓勻漿,化學破
   碎技術
③ 初步純化技術: 沉淀,離子交換,萃取,膜分離
   技術,鹽析法,有機溶劑沉淀
④ 高度純化技術:離子交換,結晶,重結晶,各類
   層析如:親和,疏水,聚焦,離子交換,凝膠等
  ⑤ 成品加工 噴霧干燥,氣流干燥,沸騰干燥,冷
     凍干燥,結晶
1.4 分離效率的評價
      評價一個分離過程的效率主要有三個標準。即:
 目標產物濃縮程度(concentration factor)
  分離純化程度(separation factor)
  回收率(recovery rate)
生物反應過程示意圖
分離過程評價
C、P、W分別為原料、產品、廢料 F為流速
c、T、X分別為濃度、目標產物、雜質
   分離效率評價
1.5生物分離工程的發展方向
1.5.1新型分離方法的研究與開發
    ①膜分離技術完善與推廣應用
    ②親和技術
    ③色譜分離技術
    ④吸附技術
    ⑤新型萃取技術
    ⑥復合(集成)分離技術的研究
1.5生物分離工程的發展方向
1.5.2上游技術對下游過程的影響
    ①將胞內產物變為胞外產物
    ②選擇便于產品分離的培養基
    ③通過代謝工程和基因工程的方法,減
     少影響目標產物分離的副產物的形成。
1.5生物分離工程的發展方向
1.5.3原位分離技術研究
        ——發酵培養與產品分離耦合技術
(1)避免或減少產物反饋抑制作用
(2)減少生物活性物質產品的失活損失
生物分離工程的研究方向
(1)基礎理論研究
(2)開發新型和經濟高效的下游加工技術
(3)工程問題的研究
(4)向清潔生產工藝轉變
現代生物分離工程的研究方向與特點
(1)大規模,高選擇性(液膜萃取,逆膠束萃取,兩水相
            萃取,反滲透,納米過濾,滲透蒸發,親和膜過濾,親和 
            錯流過濾, 親和沉 淀 ,分子模板,分子篩,分子蒸餾)
(2)集成化(擴張床,兩水相,液膜分離)
(3)快速分離(貫注層析)
(4)極端條件下分離(超臨界,超聲波,超重力)
(5)在位分離(邊發酵邊分離)
(6)環境相容(超臨界)
(7)可再生循環(親和沉淀,可再生兩水相)
 

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