生物分离工程思考题

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1、《分离》PPT思考题及部分答案分离概述1生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100万左右，成本高。<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成

2、本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。<7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。2设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？(1)产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模（7）产品稳定性（8）环保和安全3初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？（1）初步纯化是将目标物和与其性质有较大差异的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作.（2）高度纯化主要是除去与目标物性质相近的杂质，是产品的精制过程，可采用层析（柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱

3、、电色谱.4如何除去蛋白质溶液中的热原质？（1）生产过程无菌（2）所有层析介质无菌（3）所用溶液无菌（4）亲和层析（多粘菌素）5生物分离为何主张采用集成化技术？6纯化生物产品的得率是如何计算的？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？得率=产品中目标产物总量/原料中目标产物总量总收率=（90%）6=53.1441%发酵液预处理1发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？1、发酵产物浓度较低，大多为1%—10%，悬浮液中大部分是水；2、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；3、固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩

4、的粘稠物料）；4、液相粘度大，大多为非牛顿型流体；5、性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。处理方法：（1）凝集和絮凝（2）加热法（3）调pH法（4）加水稀释（5）加助滤剂法（6）加吸附剂或加盐法（7）热处理法（8）离子交换和活性炭吸附法2如何使用助滤剂?助滤剂的使用方法有两种：①在过滤前先在过滤介质表面预涂（铺）一层助滤剂。②助滤剂按一定比例均匀加入待过滤的料液中。3凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？答：凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm大小块状

5、凝聚体的过程。机理：a中和粒子表面电荷b消除双电层结构絮凝：指使用高分子絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团（10mm）的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。机理：架桥作用结合使用：在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，由于能降低ζ电位和脱除胶粒表面的水化膜，就能导致胶粒间的凝聚作用4错流微滤与传统过滤相比有何优点？（1）传统过滤作用是由两个过程组成：筛选作用和吸附作用。如果微粒比滤层的孔隙大，即产生筛选作用。混浊微粒被截留，不仅是筛选作用的结果，也是过滤层里面发生的吸附作用的结果。在悬浮微粒过滤时，

6、微粒的直径使它不可能通过缝隙的入口时，被截留在过滤层的表面上，微粒又形成了第二道过滤层，在入口孔隙的上方积累，随之堵塞了他们。（2）错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的发酵液在压力推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状滤膜的内壁流动，而附着在滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。优点:1.克服介质阻力大2.不能得到干滤饼3.需要大的膜面积4.收率高5.质量好6.减少处理步骤7.染菌罐也能进行处理细胞破碎1.细胞破碎的常用的方法有哪些？珠磨法、高压匀浆法、超声

7、破碎法、酶溶法、化学渗透法2.机械法、超声波法等在破碎细胞时应该共同注意什么？3.酶消化法和碱处理法都是细胞破碎的有效方法，但是也都有各自的什么缺点？酶消化法缺点：（1）价格高，通用性差，产物抑制的存在碱处理法缺点：（1）操作时间长（2）易引起活性物质失活（3）对产物存在着一定的毒性且会给产物的纯化带来困难，影响产物浓度4.工业生产中对于细胞破碎常用的生产工艺流程有那些？沉析、沉淀1.理解概念：硫酸铵饱和度，盐溶，盐析2.常用的蛋白质沉淀方法有哪些？（1）盐析法（2）有机溶剂沉淀法（3）等电点沉淀法（4）非离子多聚物沉淀法（5）生成盐复合物法（6）选

8、择性变性沉淀（7）亲和沉淀3.影响盐析的主要因素有哪些？盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，发生沉淀