下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)講解學(xué)習(xí)

下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)第二章

下游技術(shù)就是根據(jù)生物物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、氨基酸、抗生素、脂類、糖類等)與其他雜質(zhì)性質(zhì)上的差異，使其在分離操作中具有不同的傳質(zhì)速率或平衡狀態(tài)，從而達(dá)到分離純化的目的。下游技術(shù)的本質(zhì)

物理性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)生物性質(zhì)下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)下游技術(shù)中的生物學(xué)過(guò)程下游技術(shù)中的化學(xué)過(guò)程下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)平衡分離:以相平衡作為極限，利用物性差異進(jìn)行分離的過(guò)程。eg.CO、CO2的分離采用變壓吸附技術(shù)下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程物性對(duì)象分離發(fā)生場(chǎng)所分離操作狀態(tài)蒸氣壓分子相間蒸發(fā)，蒸餾，干燥，升華，真空鍍敷氣—液氣—固溶解度分子相間氣體吸收吸附，吸收萃取結(jié)晶氣—液氣—固液—液液—固界面余量分子相間吸附，離子交換，浮選異相界面表1平衡分離操作

平衡分離操作的理論基礎(chǔ)是平衡論，內(nèi)容包括：相平衡基礎(chǔ)——F=C-P+2氣液平衡——拉烏爾定律下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程溶解度——亨利定律高壓氣體中的溶解度增大液液平衡——分配平衡吸附平衡——Langmuir方程

平衡分離操作實(shí)質(zhì)上是一個(gè)非平衡過(guò)程趨于達(dá)到平衡的操作，這個(gè)過(guò)程包含多種傳遞現(xiàn)象。下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程傳遞通量（三傳）：動(dòng)量、熱量、質(zhì)量固相內(nèi)分子傳遞（擴(kuò)散）：Fick定律多孔體內(nèi)的擴(kuò)散：努森擴(kuò)散、毛細(xì)管凝結(jié)填充床層中的物質(zhì)擴(kuò)散膜內(nèi)傳質(zhì)下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程物性對(duì)象外加勢(shì)能場(chǎng)分離場(chǎng)所分離操作備注密度分子離心力場(chǎng)端面超速離心分離液相，高分子密度粒子離心力場(chǎng)端面離心分離離心機(jī)，旋風(fēng)（液）分離器電荷分子電場(chǎng)，磁場(chǎng)端面電泳液相，離子電荷粒子電場(chǎng)，磁場(chǎng)端面電破乳液相，乳膠表2擬平衡分離操作下游技術(shù)中的物理學(xué)過(guò)程物性對(duì)象分離原理推動(dòng)力分離場(chǎng)所分離操作備注分子大小分子屏蔽總壓差膜面不原稱膜反滲透膜液相分子大小分子屏蔽總壓差膜面超濾液相，分子量分級(jí)分子大小分子屏蔽濃度差界面分子篩分子篩吸附劑分子大小分子屏蔽電場(chǎng)膜面電透析膜液相，離子分子大小分子屏蔽濃度差膜面透析膜液相，離子粒子大小粒子屏蔽濃度差界面過(guò)濾液相，氣相擴(kuò)散系數(shù)分子速度差總壓差細(xì)孔空間氣體擴(kuò)散分離氣相，多孔質(zhì)膜滲透系數(shù)分子速度和氣液平衡總壓差膜內(nèi)透過(guò)氣化液相—?dú)庀啾?非平衡分離操作下游技術(shù)中的化學(xué)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)化學(xué)性分子識(shí)別下游技術(shù)中的化學(xué)過(guò)程化學(xué)性分子識(shí)別：1.分子間相互作用范德華力、氫鍵、疏水力等2.分子識(shí)別分子間專一性結(jié)合的基礎(chǔ)下游技術(shù)中的化學(xué)過(guò)程圖1環(huán)狀糊精的構(gòu)造化學(xué)反應(yīng)：eg.檸檬酸工業(yè)常用CaCO3與檸檬酸作用生成檸檬酸鈣沉淀，從而達(dá)到分離的目的。下游技術(shù)中的化學(xué)過(guò)程許多分離過(guò)程利用了生物親和力，如：酶—底物、抗原—抗體、凝集素—結(jié)合蛋白等。下游技術(shù)中的生物學(xué)過(guò)程圖2存在于酶分子上的各種結(jié)合部位一個(gè)典型的例子就是親和色譜，這是一種利用了生物物質(zhì)間的特異的親和力進(jìn)行選擇性分離的色譜技術(shù)。下游技術(shù)中的生物學(xué)過(guò)程載體BA配體接枝手臂圖3親和色譜分離原理示意圖說(shuō)明利用目標(biāo)產(chǎn)物與其他雜質(zhì)之間的性質(zhì)差異進(jìn)行的分離過(guò)程，可以是單一因素單獨(dú)作用(如：超離心、親和層析、萃取)的結(jié)果，也可以是兩種以上因素共同作用(如：離子交換層析)的結(jié)果。基礎(chǔ)理論研究的重要性研究非理想溶液中溶質(zhì)與添加物料之間的選擇性反應(yīng)機(jī)理，以及系統(tǒng)外物理因子對(duì)選擇性的影響效應(yīng)，從而研制高選擇性的分離劑，改善對(duì)溶質(zhì)的選擇性；研究界面區(qū)的結(jié)構(gòu)、控制界面現(xiàn)象和探求界面現(xiàn)象對(duì)傳質(zhì)機(jī)理的影響