生物分离工程

名词解释凝聚:絮凝:是指水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加紧粒子的聚沉，达成固液扩散双电层:胶核由于吸附或电离作用，并为带电的胶核，由于静电引力，吸引介质中持凝聚价或凝聚值:电解质的凝聚能力，可用凝聚值来表达使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度()过滤:过滤就是用机械办法使某一液体穿过多孔物质，使该液体的固相部分与液相部分分开。滤饼过滤:滤饼过滤是使用织物、多孔材料或膜作为过滤介质只是起着支撑滤饼的作用，深层过滤错流过滤离心分离:离心分离因数:离心分离机所转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其沉降系数离心过滤:差速离心密度梯度区带离心法区带离心法):是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平等密度区带离心法:差速区带离心法:沉淀盐析:盐溶:有机溶剂沉淀法:运用水与互溶的有机溶剂(如甲醇，乙醇，丙酮等)能使蛋白质在水中的等电点沉淀法热沉淀:膜分离:浓差极化:是指分离过程中料液中的溶液在压力驱动下透过膜，溶质被截留，在膜与本膜组件:膜污染:萃取:反萃取:固体浸取:(固相萃取)运用固体吸附剂将液体样品中的目的化合物吸附，与样品的基体和双水相萃取:双水象萃取是运用物质在互不相溶的两水相间分派系数的差别来进行萃取的办法。液液萃取超临界流体:吸附:物理吸附化学吸附:吸附。离子交换:吸附平衡吸附等温线:填空题1、凝聚的机理是，中和粒子表面电荷，消除双电层构造，絮凝的机理是，架桥作用23、细胞絮凝的办法，按有本身絮凝絮凝剂絮凝4、絮凝技术应用在，污水解决上的应用，持续发酵中的应用，生物产品分离中的应用45、细胞破碎阻力重要来自细胞壁就最大破碎阻力成分而言，细菌细胞来自肽聚糖，使得格兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌结实，酵母均来自葡萄糖层和甘露聚糖层，霉菌细胞来自几丁质和葡聚糖68、机械破碎惯用办法，珠磨法，高压均质法，超声破碎法，撞击破碎法——喷雾撞击法9、非机械法的惯用办法，酶溶法，化学渗入法渗入压法冻结融化法干燥法10、酶溶法细胞破碎可分为外加酶法和自溶法两种11、微生物细胞的自溶法，常采用加热法或干燥法12（等）13、珠磨法的破碎时，延长研磨时间增加珠体装量，提高转速和温度等都可有效的提高细胞破碎率14、惯用过滤办法，传统过滤板框过滤和转股是真空过滤15、对于一定的细胞存在适宜的微珠粒径使细胞破碎率最高，普通选用的微珠粒径与目的细胞直径比在30~100之间16、高压均质中影响细胞破碎的因素有压力，循环操作次数和温度17、破碎细胞的目的是要得到目的产物在细胞内存在的许多物质中选择性释放目的产物，使其它物质尽量少的释放出来，并尽量减少细胞的破碎程度对下游分离纯化操作的顺利实施非常重要18热学机理19、超临界流体密度靠近液体粘度靠近气体比液体小的多，扩散系数靠近气体和液体之间20密度21、一超临界流体萃取过程的特殊性来分类可分为常规萃取夹带剂萃取喷射萃取等22生物产品的分离涉及，和精制。离心过滤等。离心设备从形式上可分为，，碟片式等型式。（孔径不同可分为和；多糖基离子交换剂涉及和两大类。工业上惯用的超滤装置有，，螺旋卷式和影响吸附的重要因素有pH吸浓度和离子交换树脂由，和构成。电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂；甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂；TEMED的作用是增速剂；影响盐析的因素有，，pH值和；，和；和三个环节；LangmuirQ＝q0C/(k+C)反相高效液相色谱的固定相是极性惯用的固定相有C18和和；粘度），与液体有相似的；离子交换树脂的合成办法有（）和（缩聚两大类；惯用的化学细胞破碎办法有，，，和；电点（pI）的不同；pH梯度和（盐）；晶体质量重要指，和三个方面；4.亲和吸附原理涉及吸附介质的制备，吸附和洗脱三步。根据分离机理的不同，色谱法可分为，分派色谱，离子交换色谱和。Cohn方程为lgS＝β－KsI；当pHKs盐析法；当pHβ和。蛋白质分离惯用的色谱法有，，和。17.SDS的目的是消除多个待分离蛋白的电差别，而将分子量液色谱是以液体液体作为固定相。惯用的蛋白质沉析办法有，和。1、滤设备分：重力过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。2、惯用过滤设备：板框压滤机、垂直叶片式硅藻土过滤机、真空转鼓过滤机。4、离心设备分两类：离心沉降设备、离心过滤设备。5、惯用的离心沉降设备：管式离心机、碟片式离心机。6、惯用的离心过滤设备：三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、螺旋卸料离心机。（）（2）（和。10、吸附的类型有：物理吸附、化学吸附、交换吸附。11、惯用的吸附剂种类有：活性炭、活性纤维、球形炭化树脂、大孔网状聚合物吸附剂。12、惯用的吸附单元操作方式：1314骨架种类：15、色谱分离技术的分类：吸附色谱法、分派色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法。1617、对于膜材料的基本规定：耐压、耐高温、耐酸碱、化学相容性、生物相容、成本低。18、膜分离过程：微滤、超滤、纳滤、反渗入、电渗析。19、膜的分类按功效分：离子交换膜、渗析膜、超滤膜、渗入气化膜、反渗入膜等。（PG－XRN21、高聚物－相对低分子量化合物（盐析作用）PEG－硫酸铵。第一章

生物分离工程思考题生物分离工程的定义，其重要研究哪些内容？质的过程。也称生物工程下游技术。反映与生物分离过程的耦合；④分离设备的更新和当代化；简述生物分离工程的发展进程生物分离工程的特点有哪些？答：①发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液；②培养液是多组分的混合物；③生化产品的稳定性差；④对最后产品的质量规定高生物分离操作的普通流程是什么？涉及哪些单元操作？简述生物分离的效率评价根据分离目的的不同，评价分离效率重要有3个原则:①以浓缩为目的目的产物浓缩程度(浓缩率m)②以纯度为目的:目的产物最后纯度(分离因子a)③以收率为目的:产品收得率(%)叙述生物分离技术的原理第二章1①珠磨法工作原理:1mm)特点:合用范畴:微生物(细菌)与植物细胞。②高速匀浆法，工作原理:运用高压使细胞悬浮液通过针性阀，由于忽然减压和高速冲击撞击环使细胞破裂;特点:破碎程度较高，而其机械剪切力对生物大分子的破坏较少，解决量大;合用范畴:较柔软、易分散的组织细胞。③超声破碎法工作原理:15-20kHz特点:多采用短时多次解决样品，且由于过程产热较多，常在冰浴中进行超声;解决少量样品，操作合用范畴:④酶溶法外加酶原理:特点:自溶法原理:特点:变性。⑤化学渗入法原理:细特点:2、选择适宜的破碎办法需要考虑下列因素:模应用潜力的生物产品应选择适合于放大的破碎技术。3（破碎技术发展方向片必须除净，否则会造成曾吸住超滤膜阻塞，缩短设备使用寿命。4、影响固液分离的因素①发酵液中，普通粒子越小，分离难度越大，费用也越高。②细胞培养液的黏度是另一重要影响因素。③发酵液PH，温度和加热时间都会影响固液分离。5、生物分离中杂蛋白的去除办法①等电点沉淀②溶剂沉淀法③盐析法④加热法⑤吸附法⑥其它办法盐析法原理：疏水区域暴露,容易发生凝聚，从而沉淀。6、过滤前生物物料预解决的目的及办法目的（多数为液相去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作办法PH除办法等。6、细胞的絮凝机理①胶体理论②高聚物架桥理论③双电层理论7、影响过滤的因素①悬浮液的性质：悬浮液的黏度会影响过滤的速率,黏度越大,过滤越困难。②过滤推动力：有重力、真空、加压及离心力。③过滤介质与滤饼的性质过滤速率的影响很大。④过滤分离设备和技术术，选用的设备构造、型号不同，其分离效果也不同。8、提高过滤速率和效果般可采用下列方法pH加过滤的推动力加压、减压或离心。9、过滤设备分类答：重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤10、沉淀技术的种类及其应用特点11、普通沉淀操作的过程第四章萃取技术1、液液萃取的基本原理及普通过程（（萃取剂普通过程：混合，分离，溶剂回收2、影响有机溶剂萃取的因素①PH的影响②温度③乳化和破乳化④盐析作用⑤溶剂的选择3、溶剂的选择：选择萃取剂应恪守下列原则:①萃取剂的萃取能力强,分派系数应尽量大,若分派1等;⑤萃取剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，价廉易得,来源方便,便于回收。3、萃取设备选择考虑的因素：对于工业装置，在选择萃取设备时,应考虑设备的负荷流量范畴、两相流量比变度与面积等因素。4、浸取的影响因素有哪些？工艺过程可分为哪几类?因素：1、浸取温度2、浸取时间3、浓度差4、溶液的PH5、浸取压力、6、浸取溶液的选择（相似相溶原理）分类：1、单级浸取工艺2、单级回流浸取工艺3、单级循环浸取工艺4、多级浸取工艺5、半逆流多级浸取工艺6、持续逆流浸取工艺5、超临界流体的特性有哪些？密度靠近液体－－萃取能力强黏度靠近气体－－传质性能好变化，从而使溶质在流体中的溶解度也发生相称大的变化。5、超临界萃取基本原理：能力的影响而进行的。6、超临界流体的选择原则？①化学性质稳定，对设备无腐蚀。②临界温度应靠近室温或操作温度不能太高，也不能太低。③操作温度应低于被萃取组分的分解、变质温度。④临界压力应较低(减少压缩动力)。⑤对被萃取组分的溶解能力高，以减少萃取剂的消耗。⑥选择性较好，易于得到纯品。7物质和易氧化物质的分离;③传热速率快,温度易于控制;④适合于非挥发性物质的分离。8、双水相萃取的特点及原理？特点：用两种不互相溶的聚合物，如聚乙二醇和葡聚糖进行萃取,而不用常规的有机溶剂为萃取剂。由于所获得的两相,都有很高的含水量，-般达70%~90%，故称双水相系统(aqueoustwophasesystem,ATPS)。别进人其中一相，形成双水相。9、生物萃取与传统萃取的特殊性：①成分复杂②传质速率不同③相分离性能不同④产物的不稳定性萃取过程有选择性⑥能与其它步聚相配合⑦通过相转移减少产品水解⑧合用于不同规模⑨传质快周期短⑩便于持续操作⑪毒性与安全环境问题10、萃取分离的原理：通过溶质在两种互不相溶的溶剂中，溶解度或分派系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中，通过重复萃取，将绝大部分的化合物提取出来。第五章膜分离1、膜的性能评价：①孔道特性：孔道特性是膜的重要性质②分离、透过性能：不同膜分离过程中脉的分离性能表达办法有所不同。③物化特性：分离膜的物理、化学稳定性重要是由膜材料的化学特性决定的。2、简述膜分离的概念及优点？多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的办法，统称为膜分离。优点：12、可在室温或低温条件下操作，特别合用于热敏性物质，如抗生素、果汁、酶、蛋白的分离。3、无化学变化，同时有助于节省资源和环保。4、选择性好，可在分离、浓缩的同时达成部分纯化目的5、选择适宜的膜和操作参数，可得到较高的回收率6、设备易于放大，解决规模和能力可在很大范畴内变化7、适应性强，解决规模可大可小，工艺简朴、操作方便，可频繁启停，易于自控和维修。8、系统可密闭循环，避免外来污染9、易于和其它分离工程相结合，实现过程耦合和集成，大大提高分离效率。3、膜材料的特性？机械强度好:0.1~0.5MPa,1~10MPa。耐高温:耐酸碱:化学稳定性:生物稳定性:价格便宜，成本低，制造方便，便于工业化生产。4、影响膜分离速度的重要因素？①操作形式②流速③压力④料液浓度⑤浓差极化⑥PH值和盐浓度5、膜组件使用和设计的共同规定？流体分布均匀，无死角,以利于减少浓差极化和污染。含有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳定性。装填密度高，即单位体积内装填膜面积大。生产、运行成本低。易于清洗和更新方便。压力损失小。6、膜截留率的影响因素？①溶质分子的大小②分子的形状③吸附作用④其它高分子溶质的影响⑤其它因素。温度升高，浓度减少会使截留率减少。这是由于变增大使截留率减少,这是由于浓差极化作用减小的缘故;pH、离子构象和形状，因而也对截留率有影响。7、与传统的滤饼过滤和硅藻土过滤相比,错流过滤法含有以下优点：透过通量大。滤液清净，菌体回收率高。不需要任何助剂，有助于进-步分离操作(如菌体破碎，胞内产物的回收等)。适于大规模持续操作。易于进行无菌操作，避免杂菌污染。第六章吸附与离子交换1、大孔网状吸附剂的选择根据？普通来说,非极性大孔网状吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质，极性大孔网状件下的物质都有吸附能力,由于选择这类吸附剂时要考虑吸附质的极性。另外，径较大的吸附剂，并考虑适宜的极性、孔径和吸附2、大孔网状吸附剂（吸附树脂）的特点：含有选择性好、解吸容易、机械强度高、可重复运用和流体阻力小等优点。3、吸附分离的特点？①操作简便,设备简朴，成本低廉;②从大量流体混合物中提取少量吸附质，解决能力较低pH变化;④选择性低、收率低,不适合持续操作，劳动强度大。4、吸附剂性能的规定？①看待分离物质含有强的吸附选择性和较大的吸附量;②机械强度高;③性能稳定,再生容易;④来源容易,价格低廉。5、活性炭的吸附规律？①对极性基团多的化合物吸附能力不不大于极性基团少的化合物;②对芳香族的化合物吸附能力不不大于脂肪族化合物,可借此性质分离芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸;③对相对分子质量大的化合物吸附能力不不大于相对分子质量小的化合物;为水>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>氯仿;⑤料液的pH与活性炭的吸附效果有关。6、影响吸附的重要因素？①吸附剂的性质②吸附质的性质③温度④溶液pH值⑤盐的浓度7、影响离子交换速度的因素有哪些？因素：1、颗粒大小2、交联度3、温度4、离子化合价5、离子大小6、搅拌速度7、溶液浓度8、影响离子交换树脂选择性的因素有哪些？P178因素：1、离子水合半径2、离子化学价3、溶液PH值4、离子强度5、有机溶剂的影响9、离子交换机理P176选择判断2.表达离心机分离能力大小的重要指标是C。A.离心沉降速度B.转数C.分离因数D.离心力5.判断并改错：在恒压过滤中，过滤速率会保持恒定。（×）改：不停下降。7.判断并改错：生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎。(×)改：更易破碎。B能够提高总回收率。A.增加操作环节B.减少操作环节C.缩短操作时间D.减少每一步的收率CA.重力B.摩擦力C.静电力D.浮力过滤的透过推动力是DA.渗入压B.电位差C.散D.压力差BA.凝胶层的厚度B.减轻浓度极化，但减少凝胶层的厚度C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度D.加重浓度极化，但减少凝胶层的厚度现在认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间A互相作用的结果。A.疏水性B.亲水性C.氢键D.电(×)改：原料目的产物的浓度越低。