第五章 下游加工过程 （downstream processing）
第五章 下游加工过程 （downstream processing）
第一节 概况 一、下游加工技术的重要性 1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环节。 2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占60%）。 3.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术的发展
第一节 概况 一、下游加工技术的重要性 1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环节。 2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占60%）。 3.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术的发展
几种产品在发酵液中的浓度 ◼ 产品 典型浓度（g/L） ◼ 抗生素 25 ◼ 氨基酸 100 ◼ 酒精 100 ◼ 有机酸 100 ◼ 酶 20 ◼ 蛋白质 10
几种产品在发酵液中的浓度 ◼ 产品 典型浓度（g/L） ◼ 抗生素 25 ◼ 氨基酸 100 ◼ 酒精 100 ◼ 有机酸 100 ◼ 酶 20 ◼ 蛋白质 10
二、下游加工技术的特点 1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。 2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。 3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同， 要求下游加工有一定弹性
二、下游加工技术的特点 1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。 2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。 3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同， 要求下游加工有一定弹性
第二节 下游加工过程 一、一般程序 1.预处理和固液分离：加速固液相分离 2.细胞破碎，分离胞内产物 3.初步纯化（提取）：除去与产物性质差异很大的杂质 4.高度纯化（精制）：除去与产物性质相似的杂质 5.产品加工
第二节 下游加工过程 一、一般程序 1.预处理和固液分离：加速固液相分离 2.细胞破碎，分离胞内产物 3.初步纯化（提取）：除去与产物性质差异很大的杂质 4.高度纯化（精制）：除去与产物性质相似的杂质 5.产品加工
二、过程概述 （一）预处理和固液分离 1. 预处理： 目的——改变发酵液性质，有利于固液分离。 酸化 降低发酵液粘度 加热 加絮凝剂 使细胞或大分子聚结成较大颗粒
二、过程概述 （一）预处理和固液分离 1. 预处理： 目的——改变发酵液性质，有利于固液分离。 酸化 降低发酵液粘度 加热 加絮凝剂 使细胞或大分子聚结成较大颗粒
2.固液分离 主要方法是过滤和离心。 板框压滤机 过滤 加助滤剂（常用硅藻土等） 鼓式真空过滤机 离心：含固形物较多的发酵液用倾析式离心机
2.固液分离 主要方法是过滤和离心。 板框压滤机 过滤 加助滤剂（常用硅藻土等） 鼓式真空过滤机 离心：含固形物较多的发酵液用倾析式离心机
倾析式离心机的结构 1 发酵液 2 固形物出口 3 送料的中空驱动轴 4 固形物 5 螺旋输送器 6 液体出口处 7 主驱动轴
倾析式离心机的结构 1 发酵液 2 固形物出口 3 送料的中空驱动轴 4 固形物 5 螺旋输送器 6 液体出口处 7 主驱动轴
（二）细胞破碎（欲提取的产物存在于细胞内） ⚫ 机械法 ⚫ 物理法 ⚫ 化学法 ⚫ 生物法（酶解）
（二）细胞破碎（欲提取的产物存在于细胞内） ⚫ 机械法 ⚫ 物理法 ⚫ 化学法 ⚫ 生物法（酶解）
⚫ 机械法 ⚫ 1）液体剪切：搅拌、匀浆。 ⚫ 2）固体剪切：研磨，珠磨，捣碎。 工业上大规模细胞破碎一般采用机械法 高压匀浆器（利用冷冻挤压原理制成） 球磨机
⚫ 机械法 ⚫ 1）液体剪切：搅拌、匀浆。 ⚫ 2）固体剪切：研磨，珠磨，捣碎。 工业上大规模细胞破碎一般采用机械法 高压匀浆器（利用冷冻挤压原理制成） 球磨机