生物分離工程

名詞解釋凝聚:絮凝:是指水或液體中懸浮微粒集聚變大，或形成絮團(tuán)，從而加緊粒子的聚沉，達(dá)成固液擴(kuò)散雙電層:膠核由于吸附或電離作用，并為帶電的膠核，由于靜電引力，吸引介質(zhì)中持凝聚價(jià)或凝聚值:電解質(zhì)的凝聚能力，可用凝聚值來表達(dá)使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度()過濾:過濾就是用機(jī)械辦法使某一液體穿過多孔物質(zhì)，使該液體的固相部分與液相部分分開。濾餅過濾:濾餅過濾是使用織物、多孔材料或膜作為過濾介質(zhì)只是起著支撐濾餅的作用，深層過濾錯(cuò)流過濾離心分離:離心分離因數(shù):離心分離機(jī)所轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的懸浮液或乳濁液在離心力場中所受的離心力與其沉降系數(shù)離心過濾:差速離心密度梯度區(qū)帶離心法區(qū)帶離心法):是將樣品加在惰性梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉降或沉降平等密度區(qū)帶離心法:差速區(qū)帶離心法:沉淀鹽析:鹽溶:有機(jī)溶劑沉淀法:運(yùn)用水與互溶的有機(jī)溶劑(如甲醇，乙醇，丙酮等)能使蛋白質(zhì)在水中的等電點(diǎn)沉淀法熱沉淀:膜分離:濃差極化:是指分離過程中料液中的溶液在壓力驅(qū)動(dòng)下透過膜，溶質(zhì)被截留，在膜與本膜組件:膜污染:萃取:反萃取:固體浸取:(固相萃取)運(yùn)用固體吸附劑將液體樣品中的目的化合物吸附，與樣品的基體和雙水相萃取:雙水象萃取是運(yùn)用物質(zhì)在互不相溶的兩水相間分派系數(shù)的差別來進(jìn)行萃取的辦法。液液萃取超臨界流體:吸附:物理吸附化學(xué)吸附:吸附。離子交換:吸附平衡吸附等溫線:填空題1、凝聚的機(jī)理是，中和粒子表面電荷，消除雙電層構(gòu)造，絮凝的機(jī)理是，架橋作用23、細(xì)胞絮凝的辦法，按有本身絮凝絮凝劑絮凝4、絮凝技術(shù)應(yīng)用在，污水解決上的應(yīng)用，持續(xù)發(fā)酵中的應(yīng)用，生物產(chǎn)品分離中的應(yīng)用45、細(xì)胞破碎阻力重要來自細(xì)胞壁就最大破碎阻力成分而言，細(xì)菌細(xì)胞來自肽聚糖，使得格蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌結(jié)實(shí)，酵母均來自葡萄糖層和甘露聚糖層，霉菌細(xì)胞來自幾丁質(zhì)和葡聚糖68、機(jī)械破碎慣用辦法，珠磨法，高壓均質(zhì)法，超聲破碎法，撞擊破碎法——噴霧撞擊法9、非機(jī)械法的慣用辦法，酶溶法，化學(xué)滲入法滲入壓法凍結(jié)融化法干燥法10、酶溶法細(xì)胞破碎可分為外加酶法和自溶法兩種11、微生物細(xì)胞的自溶法，常采用加熱法或干燥法12（等）13、珠磨法的破碎時(shí)，延長研磨時(shí)間增加珠體裝量，提高轉(zhuǎn)速和溫度等都可有效的提高細(xì)胞破碎率14、慣用過濾辦法，傳統(tǒng)過濾板框過濾和轉(zhuǎn)股是真空過濾15、對(duì)于一定的細(xì)胞存在適宜的微珠粒徑使細(xì)胞破碎率最高，普通選用的微珠粒徑與目的細(xì)胞直徑比在30~100之間16、高壓均質(zhì)中影響細(xì)胞破碎的因素有壓力，循環(huán)操作次數(shù)和溫度17、破碎細(xì)胞的目的是要得到目的產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)存在的許多物質(zhì)中選擇性釋放目的產(chǎn)物，使其它物質(zhì)盡量少的釋放出來，并盡量減少細(xì)胞的破碎程度對(duì)下游分離純化操作的順利實(shí)施非常重要18熱學(xué)機(jī)理19、超臨界流體密度靠近液體粘度靠近氣體比液體小的多，擴(kuò)散系數(shù)靠近氣體和液體之間20密度21、一超臨界流體萃取過程的特殊性來分類可分為常規(guī)萃取夾帶劑萃取噴射萃取等22生物產(chǎn)品的分離涉及，和精制。離心過濾等。離心設(shè)備從形式上可分為，，碟片式等型式。（孔徑不同可分為和；多糖基離子交換劑涉及和兩大類。工業(yè)上慣用的超濾裝置有，，螺旋卷式和影響吸附的重要因素有pH吸濃度和離子交換樹脂由，和構(gòu)成。電泳用凝膠制備時(shí)，過硫酸銨的作用是引發(fā)劑；甲叉雙丙烯酰胺的作用是交聯(lián)劑；TEMED的作用是增速劑；影響鹽析的因素有，，pH值和；，和；和三個(gè)環(huán)節(jié)；LangmuirQ＝q0C/(k+C)反相高效液相色譜的固定相是極性慣用的固定相有C18和和；粘度），與液體有相似的；離子交換樹脂的合成辦法有（）和（縮聚兩大類；慣用的化學(xué)細(xì)胞破碎辦法有，，，和；電點(diǎn)（pI）的不同；pH梯度和（鹽）；晶體質(zhì)量重要指，和三個(gè)方面；4.親和吸附原理涉及吸附介質(zhì)的制備，吸附和洗脫三步。根據(jù)分離機(jī)理的不同，色譜法可分為，分派色譜，離子交換色譜和。Cohn方程為lgS＝β－KsI；當(dāng)pHKs鹽析法；當(dāng)pHβ和。蛋白質(zhì)分離慣用的色譜法有，，和。17.SDS的目的是消除多個(gè)待分離蛋白的電差別，而將分子量液色譜是以液體液體作為固定相。慣用的蛋白質(zhì)沉析辦法有，和。1、濾設(shè)備分：重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾。2、慣用過濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)、垂直葉片式硅藻土過濾機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)。4、離心設(shè)備分兩類：離心沉降設(shè)備、離心過濾設(shè)備。5、慣用的離心沉降設(shè)備：管式離心機(jī)、碟片式離心機(jī)。6、慣用的離心過濾設(shè)備：三足式離心機(jī)、臥式刮刀卸料離心機(jī)、螺旋卸料離心機(jī)。（）（2）（和。10、吸附的類型有：物理吸附、化學(xué)吸附、交換吸附。11、慣用的吸附劑種類有：活性炭、活性纖維、球形炭化樹脂、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑。12、慣用的吸附單元操作方式：1314骨架種類：15、色譜分離技術(shù)的分類：吸附色譜法、分派色譜法、離子交換色譜法、凝膠色譜法。1617、對(duì)于膜材料的基本規(guī)定：耐壓、耐高溫、耐酸堿、化學(xué)相容性、生物相容、成本低。18、膜分離過程：微濾、超濾、納濾、反滲入、電滲析。19、膜的分類按功效分：離子交換膜、滲析膜、超濾膜、滲入氣化膜、反滲入膜等。（PG－XRN21、高聚物－相對(duì)低分子量化合物（鹽析作用）PEG－硫酸銨。第一章

生物分離工程思考題生物分離工程的定義，其重要研究哪些內(nèi)容？質(zhì)的過程。也稱生物工程下游技術(shù)。反映與生物分離過程的耦合；④分離設(shè)備的更新和當(dāng)代化；簡述生物分離工程的發(fā)展進(jìn)程生物分離工程的特點(diǎn)有哪些？答：①發(fā)酵液或培養(yǎng)液是產(chǎn)物濃度很低的水溶液；②培養(yǎng)液是多組分的混合物；③生化產(chǎn)品的穩(wěn)定性差；④對(duì)最后產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)定高生物分離操作的普通流程是什么？涉及哪些單元操作？簡述生物分離的效率評(píng)價(jià)根據(jù)分離目的的不同，評(píng)價(jià)分離效率重要有3個(gè)原則:①以濃縮為目的目的產(chǎn)物濃縮程度(濃縮率m)②以純度為目的:目的產(chǎn)物最后純度(分離因子a)③以收率為目的:產(chǎn)品收得率(%)敘述生物分離技術(shù)的原理第二章1①珠磨法工作原理:1mm)特點(diǎn):合用范疇:微生物(細(xì)菌)與植物細(xì)胞。②高速勻漿法，工作原理:運(yùn)用高壓使細(xì)胞懸浮液通過針性閥，由于忽然減壓和高速?zèng)_擊撞擊環(huán)使細(xì)胞破裂;特點(diǎn):破碎程度較高，而其機(jī)械剪切力對(duì)生物大分子的破壞較少，解決量大;合用范疇:較柔軟、易分散的組織細(xì)胞。③超聲破碎法工作原理:15-20kHz特點(diǎn):多采用短時(shí)多次解決樣品，且由于過程產(chǎn)熱較多，常在冰浴中進(jìn)行超聲;解決少量樣品，操作合用范疇:④酶溶法外加酶原理:特點(diǎn):自溶法原理:特點(diǎn):變性。⑤化學(xué)滲入法原理:細(xì)特點(diǎn):2、選擇適宜的破碎辦法需要考慮下列因素:模應(yīng)用潛力的生物產(chǎn)品應(yīng)選擇適合于放大的破碎技術(shù)。3（破碎技術(shù)發(fā)展方向片必須除凈，否則會(huì)造成曾吸住超濾膜阻塞，縮短設(shè)備使用壽命。4、影響固液分離的因素①發(fā)酵液中，普通粒子越小，分離難度越大，費(fèi)用也越高。②細(xì)胞培養(yǎng)液的黏度是另一重要影響因素。③發(fā)酵液PH，溫度和加熱時(shí)間都會(huì)影響固液分離。5、生物分離中雜蛋白的去除辦法①等電點(diǎn)沉淀②溶劑沉淀法③鹽析法④加熱法⑤吸附法⑥其它辦法鹽析法原理：疏水區(qū)域暴露,容易發(fā)生凝聚，從而沉淀。6、過濾前生物物料預(yù)解決的目的及辦法目的（多數(shù)為液相去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作辦法PH除辦法等。6、細(xì)胞的絮凝機(jī)理①膠體理論②高聚物架橋理論③雙電層理論7、影響過濾的因素①懸浮液的性質(zhì)：懸浮液的黏度會(huì)影響過濾的速率,黏度越大,過濾越困難。②過濾推動(dòng)力：有重力、真空、加壓及離心力。③過濾介質(zhì)與濾餅的性質(zhì)過濾速率的影響很大。④過濾分離設(shè)備和技術(shù)術(shù)，選用的設(shè)備構(gòu)造、型號(hào)不同，其分離效果也不同。8、提高過濾速率和效果般可采用下列方法pH加過濾的推動(dòng)力加壓、減壓或離心。9、過濾設(shè)備分類答：重力過濾，加壓過濾，真空過濾，離心過濾10、沉淀技術(shù)的種類及其應(yīng)用特點(diǎn)11、普通沉淀操作的過程第四章萃取技術(shù)1、液液萃取的基本原理及普通過程（（萃取劑普通過程：混合，分離，溶劑回收2、影響有機(jī)溶劑萃取的因素①PH的影響②溫度③乳化和破乳化④鹽析作用⑤溶劑的選擇3、溶劑的選擇：選擇萃取劑應(yīng)恪守下列原則:①萃取劑的萃取能力強(qiáng),分派系數(shù)應(yīng)盡量大,若分派1等;⑤萃取劑的化學(xué)穩(wěn)定性要高，腐蝕性低，價(jià)廉易得,來源方便,便于回收。3、萃取設(shè)備選擇考慮的因素：對(duì)于工業(yè)裝置，在選擇萃取設(shè)備時(shí),應(yīng)考慮設(shè)備的負(fù)荷流量范疇、兩相流量比變度與面積等因素。4、浸取的影響因素有哪些？工藝過程可分為哪幾類?因素：1、浸取溫度2、浸取時(shí)間3、濃度差4、溶液的PH5、浸取壓力、6、浸取溶液的選擇（相似相溶原理）分類：1、單級(jí)浸取工藝2、單級(jí)回流浸取工藝3、單級(jí)循環(huán)浸取工藝4、多級(jí)浸取工藝5、半逆流多級(jí)浸取工藝6、持續(xù)逆流浸取工藝5、超臨界流體的特性有哪些？密度靠近液體－－萃取能力強(qiáng)黏度靠近氣體－－傳質(zhì)性能好變化，從而使溶質(zhì)在流體中的溶解度也發(fā)生相稱大的變化。5、超臨界萃取基本原理：能力的影響而進(jìn)行的。6、超臨界流體的選擇原則？①化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備無腐蝕。②臨界溫度應(yīng)靠近室溫或操作溫度不能太高，也不能太低。③操作溫度應(yīng)低于被萃取組分的分解、變質(zhì)溫度。④臨界壓力應(yīng)較低(減少壓縮動(dòng)力)。⑤對(duì)被萃取組分的溶解能力高，以減少萃取劑的消耗。⑥選擇性較好，易于得到純品。7物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的分離;③傳熱速率快,溫度易于控制;④適合于非揮發(fā)性物質(zhì)的分離。8、雙水相萃取的特點(diǎn)及原理？特點(diǎn)：用兩種不互相溶的聚合物，如聚乙二醇和葡聚糖進(jìn)行萃取,而不用常規(guī)的有機(jī)溶劑為萃取劑。由于所獲得的兩相,都有很高的含水量，-般達(dá)70%~90%，故稱雙水相系統(tǒng)(aqueoustwophasesystem,ATPS)。別進(jìn)人其中一相，形成雙水相。9、生物萃取與傳統(tǒng)萃取的特殊性：①成分復(fù)雜②傳質(zhì)速率不同③相分離性能不同④產(chǎn)物的不穩(wěn)定性萃取過程有選擇性⑥能與其它步聚相配合⑦通過相轉(zhuǎn)移減少產(chǎn)品水解⑧合用于不同規(guī)模⑨傳質(zhì)快周期短⑩便于持續(xù)操作?毒性與安全環(huán)境問題10、萃取分離的原理：通過溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中，溶解度或分派系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中，通過重復(fù)萃取，將絕大部分的化合物提取出來。第五章膜分離1、膜的性能評(píng)價(jià)：①孔道特性：孔道特性是膜的重要性質(zhì)②分離、透過性能：不同膜分離過程中脈的分離性能表達(dá)辦法有所不同。③物化特性：分離膜的物理、化學(xué)穩(wěn)定性重要是由膜材料的化學(xué)特性決定的。2、簡述膜分離的概念及優(yōu)點(diǎn)？多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和濃縮的辦法，統(tǒng)稱為膜分離。優(yōu)點(diǎn)：12、可在室溫或低溫條件下操作，特別合用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素、果汁、酶、蛋白的分離。3、無化學(xué)變化，同時(shí)有助于節(jié)省資源和環(huán)保。4、選擇性好，可在分離、濃縮的同時(shí)達(dá)成部分純化目的5、選擇適宜的膜和操作參數(shù)，可得到較高的回收率6、設(shè)備易于放大，解決規(guī)模和能力可在很大范疇內(nèi)變化7、適應(yīng)性強(qiáng)，解決規(guī)模可大可小，工藝簡樸、操作方便，可頻繁啟停，易于自控和維修。8、系統(tǒng)可密閉循環(huán)，避免外來污染9、易于和其它分離工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)過程耦合和集成，大大提高分離效率。3、膜材料的特性？機(jī)械強(qiáng)度好:0.1~0.5MPa,1~10MPa。耐高溫:耐酸堿:化學(xué)穩(wěn)定性:生物穩(wěn)定性:價(jià)格便宜，成本低，制造方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。4、影響膜分離速度的重要因素？①操作形式②流速③壓力④料液濃度⑤濃差極化⑥PH值和鹽濃度5、膜組件使用和設(shè)計(jì)的共同規(guī)定？流體分布均勻，無死角,以利于減少濃差極化和污染。含有良好的機(jī)械穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。裝填密度高，即單位體積內(nèi)裝填膜面積大。生產(chǎn)、運(yùn)行成本低。易于清洗和更新方便。壓力損失小。6、膜截留率的影響因素？①溶質(zhì)分子的大小②分子的形狀③吸附作用④其它高分子溶質(zhì)的影響⑤其它因素。溫度升高，濃度減少會(huì)使截留率減少。這是由于變?cè)龃笫菇亓袈蕼p少,這是由于濃差極化作用減小的緣故;pH、離子構(gòu)象和形狀，因而也對(duì)截留率有影響。7、與傳統(tǒng)的濾餅過濾和硅藻土過濾相比,錯(cuò)流過濾法含有以下優(yōu)點(diǎn)：透過通量大。濾液清凈，菌體回收率高。不需要任何助劑，有助于進(jìn)-步分離操作(如菌體破碎，胞內(nèi)產(chǎn)物的回收等)。適于大規(guī)模持續(xù)操作。易于進(jìn)行無菌操作，避免雜菌污染。第六章吸附與離子交換1、大孔網(wǎng)狀吸附劑的選擇根據(jù)？普通來說,非極性大孔網(wǎng)狀吸附劑從極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，極性大孔網(wǎng)狀件下的物質(zhì)都有吸附能力,由于選擇這類吸附劑時(shí)要考慮吸附質(zhì)的極性。另外，徑較大的吸附劑，并考慮適宜的極性、孔徑和吸附2、大孔網(wǎng)狀吸附劑（吸附樹脂）的特點(diǎn)：含有選擇性好、解吸容易、機(jī)械強(qiáng)度高、可重復(fù)運(yùn)用和流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)。3、吸附分離的特點(diǎn)？①操作簡便,設(shè)備簡樸，成本低廉;②從大量流體混合物中提取少量吸附質(zhì)，解決能力較低pH變化;④選擇性低、收率低,不適合持續(xù)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。4、吸附劑性能的規(guī)定？①看待分離物質(zhì)含有強(qiáng)的吸附選擇性和較大的吸附量;②機(jī)械強(qiáng)度高;③性能穩(wěn)定,再生容易;④來源容易,價(jià)格低廉。5、活性炭的吸附規(guī)律？①對(duì)極性基團(tuán)多的化合物吸附能力不不大于極性基團(tuán)少的化合物;②對(duì)芳香族的化合物吸附能力不不大于脂肪族化合物,可借此性質(zhì)分離芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸;③對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物吸附能力不不大于相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物;為水>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>氯仿;⑤料液的pH與活性炭的吸附效果有關(guān)。6、影響吸附的重要因素？①吸附劑的性質(zhì)②吸附質(zhì)的性質(zhì)③溫度④溶液pH值⑤鹽的濃度7、影響離子交換速度的因素有哪些？因素：1、顆粒大小2、交聯(lián)度3、溫度4、離子化合價(jià)5、離子大小6、攪拌速度7、溶液濃度8、影響離子交換樹脂選擇性的因素有哪些？P178因素：1、離子水合半徑2、離子化學(xué)價(jià)3、溶液PH值4、離子強(qiáng)度5、有機(jī)溶劑的影響9、離子交換機(jī)理P176選擇判斷2.表達(dá)離心機(jī)分離能力大小的重要指標(biāo)是C。A.離心沉降速度B.轉(zhuǎn)數(shù)C.分離因數(shù)D.離心力5.判斷并改錯(cuò)：在恒壓過濾中，過濾速率會(huì)保持恒定。（×）改：不停下降。7.判斷并改錯(cuò)：生長速率高的細(xì)胞比生長速率低的細(xì)胞更難破碎。(×)改：更易破碎。B能夠提高總回收率。A.增加操作環(huán)節(jié)B.減少操作環(huán)節(jié)C.縮短操作時(shí)間D.減少每一步的收率CA.重力B.摩擦力C.靜電力D.浮力過濾的透過推動(dòng)力是DA.滲入壓B.電位差C.散D.壓力差BA.凝膠層的厚度B.減輕濃度極化，但減少凝膠層的厚度C.加重濃度極化，但增加凝膠層的厚度D.加重濃度極化，但減少凝膠層的厚度現(xiàn)在認(rèn)為包含體的形成是部分折疊的中間態(tài)之間A互相作用的結(jié)果。A.疏水性B.親水性C.氫鍵D.電(×)改：原料目的產(chǎn)物的濃度越低。