第一章-分离绪论PPT.ppt

化学性质 化学热力学（化学平衡）、反应动力学（反应速率） 化学吸附、化学吸收 生物学性质 生物分子间的分子识别作用 亲和色谱 分离技术分类（两大类）： （1）平衡分离 溶质在两相间分配平衡差异分离。 达到平衡的推动力为溶质偏离平衡态的浓度差，为扩散传质过程。 萃取、结晶与沉淀、吸附与离子交换(色谱)等。 （2）差速分离 利用外力（离心力、压力、电场）驱动溶质迁移产生的速度差进行分离。 电泳、超滤、离心等。 1.6 分离效率的评价 分离目的： 生物活性不受或少受影响，满足纯度和回收率的要求，成本低（高效分离）。 1. 分离方法和设备角度 分离容量（capacity） 单位体积分离设备处理料液或目的产物的体积或质量 分离速度（speed） 单批次分离所需的时间，或分离过程的进料速度 分辩率（resolution） 目标产品的纯化效果或杂质的去除能力 2. 分离过程和产品角度 浓缩程度 分离纯化程度 回收率 分离过程 原料C FC cTC , cXC 产品P 废料W FP cTP , cXP FW cTW , cXW 浓缩率 分离因子 平衡过程 分离(纯化)因子 Purification factor 分离过程 原料C (比活AC) 产品P (比活AP) 废料W A: U/mg 分离过程 原料C FC cTC , cXC 产品P 废料W FP cTP , cXP a: 单位体积溶液目标产品活性（U/mL或U/L ） 回收率 recovery 间歇操作 连续操作 1.7 生物分离的一般流程 ① 发酵液的预处理（Pretreatment）和固液分离 经过加热、调pH、添加絮凝剂等方法对发酵液进行预处理后，经常采用过滤和离心这两个单元操作进行固液分离。如果产品在细胞内，那么这一步中往往还包括细胞的破碎以释放产品操作，这个过程通常是在进行固液分离之后进行的，这样可以减少分离体系的体积 (相应增加产品浓度)。由于产品释放之后体系中又同时存在有固体和可溶物（产品），因此需要再增加一步固液分离以除去细胞碎片。 这个阶段的主要任务是去除（或收集）发酵液中的固相物质，为后续的几个过程提供澄清的原料液体。经过这一步操作，产物的浓度或品质一般不会有太大的改善。 板框过滤机 离心机 ②产品分离及初步纯化（isolation） 在这一步中，需要除去与目标产物性质差异较大的杂质并对产品进行浓缩。对于不同性质产品，根据其各自的特点采用不同的方法进行分离，沉淀、吸附和萃取是这个步骤中的典型操作。这个步骤往往是由许多个单元操作组合起来的多级加工过程，经过处理，产品的浓度（或纯度）有较大变化。 超临界流体萃取 树脂吸附 ③纯化和精制（purification） 这步中所用得技术对产品的针对性（选择性）较强，能够除去与产品的物理性质或化学功能类似的一些杂质。色谱、电泳、结晶是很好的一些纯化方法，产品的品质也能得到很大的提高。 结晶 层析 ④成品加工（polishing） 根据产品应用时的要求，在产物经过提取和精制后，一般还需要一些加工步骤。例如浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加入稳定剂等。 膜分离 （浓缩、去热原） 冷冻干燥机 抗生素的生产过程是一个典型的生化分离过程，包括以上四个步骤，如表3所示。产品的浓度在分离（初步纯化）过程中增加幅度最大，但产品的纯度却是在纯化过程中提高最多。 表3 典型生物制品分离过程示例 步 骤 典型过程 产 品 浓度（克/升） 纯度（％） 发酵液获得 去除不溶物 分离 纯化 精制 发酵 过滤 萃取 色谱 结晶 0.1-5 1.0-5 5-50 50-200 50-200 0.1-1.0 0.2-2.0 1-10 50-80 90-100 发酵液 预处理（加热、调pH、絮凝） 收集上清液或蛋白质包含体 细胞分离（沉降、离心、过滤） 细胞碎片分离（离心、过滤、萃取） 细胞破碎（高压匀浆、研磨、溶菌处理） 初步纯化（沉淀、吸附、萃取、超滤） 高度纯化（亲和分离、层析、电泳、结晶） 成品加工（超滤、结晶、干燥）