生物物质分离工程分离

分离 一填空题 1滤设备分:重力过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。 2常用过滤设备: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常用的离心沉降设备:管式离心机、碟片式离心机。 6常用的离心过滤设备:三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、螺旋卸料离心机。 7常用的细胞破碎方法:(1)化学法:渗透冲击法、增溶法、脂溶法、酶消化法、碱处理法。(2)机械法:匀浆法(片型、孔型)、研磨法、超声波法、珠磨破碎法。 8液-液萃取从机理上分为两类:物理萃取和化学萃取。 9常见物理萃取体系由构成要素:溶质、萃取剂、原溶剂 10、吸附的类型有:物理吸附、化学吸附、交换吸附。 11、常用的吸附剂种类有:活性炭、活性纤维、球形炭化树脂、大孔网状聚合物吸附剂。 12、常用的吸附单元操作方式: 13、离子交换树脂的分类:阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、新型离子交换树脂、两性树脂、螯合树脂、多糖基离子交换树脂。 14、用于蛋白质提取分离的离子交换剂的特殊要求:良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高。骨架种类: 离子交换纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖、聚乙烯醇类。 15、色谱分离技术的分类:吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法。 16、蛋白质分离的常用色谱方法:免疫亲和色谱法、疏水作用色谱法、金属螯合色谱法、共价作用色谱法。 17、对于膜材料的基本要求: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、反渗透、电渗析。 19、膜的分类按功能分:离子交换膜、渗析膜、超滤膜、渗透气化膜、反渗透膜等。 20、可以构成双水相的体系有:离子型高聚物-非离子型高聚物(分子间斥力)PEG -DEXTRAN 高聚物-相对低分子量化合物(盐析作用)PEG -硫酸铵。 21、吸附过程通常包括:待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。 二名词解释 1凝聚:指在投加的化学物质(如铝、铁的盐类或石灰等)作用下,胶体脱稳并使离子相互聚集成1mm 大小块状凝聚体的过程。(凝聚剂的作用有:中和电荷、消除双电荷层、通过氢键或其他形式与离子结合而产生凝聚。) 2絮凝:指使用絮凝剂(常为天然或合成的大分子量聚电解质)将胶体离子交联成网,形成 10mm大小絮凝团的过程。(絮凝剂的主要作用起架桥作用。) 3过滤:是将料液通过固体支持或者过滤介质时,使得固体物质从溶液中分离,对于好的定形的晶体,这是一种最直接的步骤。 4离心分离:是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异,在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。 5、萃取:利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的。 6、分配系数:-衡量萃取体系是否合理的重要参数:k=y/x (y-----平衡时溶质在轻相中的浓度;X-----平衡时溶质在重相中的浓度) 7、超临界流体:当一种流体处于其临界点的温度和压力之下,则称之为超临界流体。 特点:密度接近液体--萃取能力强 粘度接近气体--传质性能好 8、超临界流体萃取:利用超临界流体的特殊性质,使其在超临界状态下,与待分离的物料接触,萃取出目的产物,然后通过降压或升温的方法,使萃取物得到分离。 9、双水相萃取:是利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法. 10、吸附:吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程。 11、吸附等温线:当温度一定时,吸附量与浓度之间的函

数关系称为吸附等温线。

12、亲和吸附:利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用,实现分离。吸附剂由载体和配位体组成

13、离子交换:离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。

14、色谱分离技术:又称层析分离技术或色层分离技术,是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数,当两相相对运动时,这些物质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,使各物质达到分离。 15、吸附色谱:利用溶质与吸附剂之间的分子吸附力(范德华力,包括色散力、诱导力、定向力以及氢键) 的差异而实现分离(固体表面的吸引力) 。

16分配色谱是利用被分离物质中各成分在两种不相混溶的液体之间分布情况不同而使混合物得到分离。

17、离子交换色谱:以离子交换树脂作为固定相,选择合适的溶剂作为流动相,使溶质按照其离子交换亲合力的不同而得到分离的方法。

18、凝胶色谱:在样品通过一定孔径的凝胶固定相时,由于流经体积的不同,使不同相对分子量的组分得以分离。 19、膜分离技术:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术

三简答 1过滤前生物物料预处理的方法有哪些? (1)加热:能改善发酵液的操作特性;使发酵液的粘度明显下降。 (2)凝聚和絮凝:有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使之聚集,颗粒增大,便于分离。 (3)加入盐类:可除去高价无机金属离子。如Ca2+,Mg2+,Fe3+等。 (4)调节pH :能使蛋白质变性凝固;改变絮凝剂的电离度,从而改变分子链的伸展状态;适当增大过滤速度。

(5)加入助滤剂:均匀分布于滤饼层中,相应地改变了滤

饼结构,降低了滤饼的可压缩性,也就减小了滤饼阻力。

2、采用连续旋转真空过滤机进行过滤,整个过程包括哪

几步?

(1)滤饼的形成;(2)洗涤滤饼以除去无价值或不需要

的溶质;(3)滤饼的清除。

3、试描述原核生物、真核生物细胞壁结构,并画出相应

的示意图, 试述细胞壁结构与细胞破碎间的关系.

4、超临界流体萃取的特点。

(1)、由于超临界流体的黏度低、扩散系数高,因此,超

临界萃取体系的传质效率大大高于液-液两相体系。

(2)、由于超临界流体的表面张力极低,其在固态物料中

的渗透速度非常快。

(3)、超临界萃取同时具有精馏和液相萃取的特点,即在

萃取过程中由于被分离物质间的挥发度的差异和它们分

子间亲和力的不同,这两种因素同时发生作用而产生相际

分离效果。

(4) 、超临界萃取具有独一无二的优点是它的萃取能力的

大小取决于流体的密度,而流体密度很容易通过调节温度

和压力来加以控制。

(5) 、超临界萃取的溶剂回收方法简单并且大大节省能源。

被萃取物可通过等温降压或等压升温的办法与萃取剂分

离;而萃取剂只需再经压缩便可循环使用。

6) 、高沸点物质往往能大量地、有选择性地溶解于超临界

流体中而形成超临界流体相。由于超临界萃取工艺不一定

需要在高温下操作.故特别适合十分易受热分解的物质。

5、反胶团的基本结构?反胶团萃取的特点有哪些? (1)表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体。当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时,表面活性剂会在水溶液中形成聚集体微团和反微团。 微团:在极性溶液中,表面活性剂的极性头朝外,疏水的尾部朝内,中间形成非极性的“核”。 反微团:在非极性溶液中,表面活性剂的极性头朝内,疏水的尾部向外,中间形成极性的“核”。

2、(1)极性“水核”具有较强的溶解能力。

(2)生物大分子由于具有较强的极性,可溶解于极性水核

中,防止与外界有机溶剂接触,减少变性作用。

3)由于“水核”的尺度效应,可以稳定蛋白质的立体结

构,增加其结构的刚性,提高其反应性能。

6、影响吸附过程的因素有哪些?

吸附剂的性质(比表面积、粒度大小)、吸附质的性质(对

表面张力的影响、溶解度、极性、 相对分子量)、温度、

溶液pH 值、盐浓度、吸附物浓度与吸附剂用量。 7、亲和吸附的特点有哪些?

(1效率高:利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得

到高纯度的活性物质。(以胰岛素为配基从肝脏中提胰岛素受体,一步就纯化了8000倍) 2分离精度高:可用于分离含量极低,结构相近的化合物

(3)通用性较差,洗脱条件苛刻 8、影响离子交换速度的因素有哪些? 1)颗粒大小:愈小越快2)交联度:交联度小,树脂易膨胀, 交换速度快3)温度:越高越快 4离子化合价:化合价越高,库仑力越大,交换越快, 扩散越慢 (5)离子大小:越小交换越快, 扩散越快, 分子筛作用.

(6)搅拌速度:在一定程度上,越大越快

(7)溶液浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,

交换速度越快

9、简述凝胶色谱的工作原理? 1) 、小分子溶质能透入凝胶内,即凝胶内部空间全都能为小分子溶质所达到

2) 、大分子溶质不能透入凝胶内,顺凝胶间隙下流,下移速度较小分子溶质快。因而色谱分离的结果是,不同相对分子质量的溶质能得到分离,大分子溶质先自柱中流出。

10什么是离子交换选择性?其选择性受哪些因素影响? (1)离子交换树脂的选择性就是某种树脂对不同离子交换亲和能力的差别,离子和树脂活性基的亲和力越大,就越易被该树脂所吸附。

2)水合离子半径:无机半径越小,亲和力越大,越容易被吸附

1、离子化合价:稀溶液中高价离子易于被吸附;

2溶液pH :影响树脂交换基团和交换离子的解离程度, 3离子强度:高的离子浓度必与目的物离子进行竞争,减少有效交换容量; 由于水合作用降低交换速度。越低越好; 4、有机溶剂:使树脂收缩,降低有机物的电离度,不利于吸附;加入洗脱液中, 对难洗脱溶质有益.

5、交联度、膨胀度、分子筛:交联度大,膨胀度小,筛分能力增大, 吸附量大, 交换常数大;交联度小,膨胀度大,吸附量减少。

6、树脂与粒子间的辅助力:除静电力以外,还有氢键和范德华力等辅助力;

四计算

1、应用转鼓真空过滤机处理柠檬酸发酵液,已知发酵液

柠檬酸含量为86kg/m3,过滤面积为15m 2

,转鼓转速为0.75r/min,过滤介质阻力可忽略不计。滤饼属于不可压缩的,其过滤常数为μαρ0/2ΔP=8.5×105s/m2。滤饼洗涤效率为60%,过滤结束时滞留于滤饼的滤液占7%,工艺要求通过洗涤把滞留与滤饼上的柠檬酸洗出90%。求:处理量为2.5m 3/h时,过滤机回转一周的过滤时间和洗涤时间。

2、假如有一微生物细胞密度为1.02 g/cm3,直径150 um,用一个100L 的反应器来进行培养,当搅拌停止后,游离菌团下降,设反应器的高径比为2:1,液体密度为1 g/cm3,粘度为1.15cp ,颗粒速度达平均速度,求沉降所需时间。

3、实验室采用离心机收集大肠杆菌,离心机由一组垂直

于旋转轴的圆筒组成,操作过程中液体表面离旋转轴为

2.8cm ,离心管底部离轴9.5cm ,设该菌为球形,直径为

8.0um ,密度为1.05g/cm3,液体的物化性质接近于纯水,

转速为3000r/min,试计算完全分离大肠杆菌所需时间?

4、P44习题(4.1,4.2)

6、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素,已知发酵液中青

霉素浓度为0.2Kg/m3,萃取平衡常数为K=40,处理能力为

H=0.5m3/h,萃取溶剂流量为L=0.03m3/h,若要产品收率

达96%,试计算理论上所需萃取级数?

7、(P139 第一题,第二题)

The first step in most industrial bioseparations is the removal of insoluble solids from the fermentation beer.

The concentration and size of these insolubles varies widely. 在大多数工业生物分离的第一步往往是从发酵液的不溶性固体的去除。这些不溶物的浓度和大小变化很大。The concentration can be as high as 60% per volume or as low as 0.1%.浓度可每卷60%或低至0.1%高。The size ranges from microorganisms of perhaps 1 um diameter up to insoluble nutrients characteristically 1mm in

diameter. 尺寸范围从微生物或许1微米直径为不溶性物质为1mm 直径。When these insolubles are dilute, large & rigid, they can be easily separated by filtration. In the previous chapter, we described filtration, including the use of filter aids. For many beers, these filter aids facilitate 容易 filtration. For other beers, filter aids are

ineffective. 当这些不溶物稀,大&刚性,它们可以

通过过滤容易地分离。在前一章中,我们描述了过滤,包

括助滤剂的应用。许多啤酒,这些助滤剂促进容易过滤。

其他啤酒,助滤剂是无效的。

When the beers are not easily filtered, they sometimes can be separated by centrifugation, which is the subject

of this chapter. 当发酵液不易过滤,他们有时可以通过离心分离,这是本章的主题。Centrifugation requires more expensive equipment than filtration. However, it is often

an effective way even when the solid particles are small & hence hard to filter.离心过滤设备相比,需要更昂贵的。然而,它往往是即使在固体颗粒小&amp的有效途径;而难以过滤。Centrifugation utilizes the density difference between the solids and the surrounding fluid. When a suspension is allowed to stand, the denser

solids slowly settle to the bottom of the container under the influence of gravity, a process called sedimentation.离心利用固体与周围流体之间的密度差。当悬浮液可以站立,密集的固体缓慢定居在重力的影响下的容器的底部,这一过程称为沉淀。

When this settling is accelerated with a centrifugal field, the process is called centrifugation. Because sedimentation & centrifugation are similar, both are discussed here.当这种沉降与离心力场加速,这一过程称为离心。由于沉降&离心相似,都是在这里讨论。 When the cake rotate out of the beer, it is washed, dried and removed by the knife.外部的压力鼓和鼓内是什么?The drum is partially submerged into the beer, rotates at a low speed during the operation. Liquid is sucked through the filter cloth.

鼓部分浸入啤酒,低速转动操作期间。液体吸入,通过滤布。Solids are retained on the surface of the drum, forming the cake. 固体被保留在鼓的表面,形成滤饼。When the cake rotate out of the beer, it is washed, dried and removed by the knife.当蛋糕旋转的啤酒,这是洗,干燥,用刀切除。

分离 一填空题 1滤设备分:重力过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。 2常用过滤设备: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常用的离心沉降设备:管式离心机、碟片式离心机。 6常用的离心过滤设备:三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、螺旋卸料离心机。 7常用的细胞破碎方法:(1)化学法:渗透冲击法、增溶法、脂溶法、酶消化法、碱处理法。(2)机械法:匀浆法(片型、孔型)、研磨法、超声波法、珠磨破碎法。 8液-液萃取从机理上分为两类:物理萃取和化学萃取。 9常见物理萃取体系由构成要素:溶质、萃取剂、原溶剂 10、吸附的类型有:物理吸附、化学吸附、交换吸附。 11、常用的吸附剂种类有:活性炭、活性纤维、球形炭化树脂、大孔网状聚合物吸附剂。 12、常用的吸附单元操作方式: 13、离子交换树脂的分类:阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、新型离子交换树脂、两性树脂、螯合树脂、多糖基离子交换树脂。 14、用于蛋白质提取分离的离子交换剂的特殊要求:良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高。骨架种类: 离子交换纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖、聚乙烯醇类。 15、色谱分离技术的分类:吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法。 16、蛋白质分离的常用色谱方法:免疫亲和色谱法、疏水作用色谱法、金属螯合色谱法、共价作用色谱法。 17、对于膜材料的基本要求: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、反渗透、电渗析。 19、膜的分类按功能分:离子交换膜、渗析膜、超滤膜、渗透气化膜、反渗透膜等。 20、可以构成双水相的体系有:离子型高聚物-非离子型高聚物(分子间斥力)PEG -DEXTRAN 高聚物-相对低分子量化合物(盐析作用)PEG -硫酸铵。 21、吸附过程通常包括:待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。 二名词解释 1凝聚:指在投加的化学物质(如铝、铁的盐类或石灰等)作用下,胶体脱稳并使离子相互聚集成1mm 大小块状凝聚体的过程。(凝聚剂的作用有:中和电荷、消除双电荷层、通过氢键或其他形式与离子结合而产生凝聚。) 2絮凝:指使用絮凝剂(常为天然或合成的大分子量聚电解质)将胶体离子交联成网,形成 10mm大小絮凝团的过程。(絮凝剂的主要作用起架桥作用。) 3过滤:是将料液通过固体支持或者过滤介质时,使得固体物质从溶液中分离,对于好的定形的晶体,这是一种最直接的步骤。 4离心分离:是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异,在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。 5、萃取:利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的。 6、分配系数:-衡量萃取体系是否合理的重要参数:k=y/x (y-----平衡时溶质在轻相中的浓度;X-----平衡时溶质在重相中的浓度) 7、超临界流体:当一种流体处于其临界点的温度和压力之下,则称之为超临界流体。 特点:密度接近液体--萃取能力强 粘度接近气体--传质性能好 8、超临界流体萃取:利用超临界流体的特殊性质,使其在超临界状态下,与待分离的物料接触,萃取出目的产物,然后通过降压或升温的方法,使萃取物得到分离。 9、双水相萃取:是利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法. 10、吸附:吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程。 11、吸附等温线:当温度一定时,吸附量与浓度之间的函

数关系称为吸附等温线。

12、亲和吸附:利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用,实现分离。吸附剂由载体和配位体组成

13、离子交换:离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。

14、色谱分离技术:又称层析分离技术或色层分离技术,是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数,当两相相对运动时,这些物质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,使各物质达到分离。 15、吸附色谱:利用溶质与吸附剂之间的分子吸附力(范德华力,包括色散力、诱导力、定向力以及氢键) 的差异而实现分离(固体表面的吸引力) 。

16分配色谱是利用被分离物质中各成分在两种不相混溶的液体之间分布情况不同而使混合物得到分离。

17、离子交换色谱:以离子交换树脂作为固定相,选择合适的溶剂作为流动相,使溶质按照其离子交换亲合力的不同而得到分离的方法。

18、凝胶色谱:在样品通过一定孔径的凝胶固定相时,由于流经体积的不同,使不同相对分子量的组分得以分离。 19、膜分离技术:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术

三简答 1过滤前生物物料预处理的方法有哪些? (1)加热:能改善发酵液的操作特性;使发酵液的粘度明显下降。 (2)凝聚和絮凝:有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使之聚集,颗粒增大,便于分离。 (3)加入盐类:可除去高价无机金属离子。如Ca2+,Mg2+,Fe3+等。 (4)调节pH :能使蛋白质变性凝固;改变絮凝剂的电离度,从而改变分子链的伸展状态;适当增大过滤速度。

(5)加入助滤剂:均匀分布于滤饼层中,相应地改变了滤

饼结构,降低了滤饼的可压缩性,也就减小了滤饼阻力。

2、采用连续旋转真空过滤机进行过滤,整个过程包括哪

几步?

(1)滤饼的形成;(2)洗涤滤饼以除去无价值或不需要

的溶质;(3)滤饼的清除。

3、试描述原核生物、真核生物细胞壁结构,并画出相应

的示意图, 试述细胞壁结构与细胞破碎间的关系.

4、超临界流体萃取的特点。

(1)、由于超临界流体的黏度低、扩散系数高,因此,超

临界萃取体系的传质效率大大高于液-液两相体系。

(2)、由于超临界流体的表面张力极低,其在固态物料中

的渗透速度非常快。

(3)、超临界萃取同时具有精馏和液相萃取的特点,即在

萃取过程中由于被分离物质间的挥发度的差异和它们分

子间亲和力的不同,这两种因素同时发生作用而产生相际

分离效果。

(4) 、超临界萃取具有独一无二的优点是它的萃取能力的

大小取决于流体的密度,而流体密度很容易通过调节温度

和压力来加以控制。

(5) 、超临界萃取的溶剂回收方法简单并且大大节省能源。

被萃取物可通过等温降压或等压升温的办法与萃取剂分

离;而萃取剂只需再经压缩便可循环使用。

6) 、高沸点物质往往能大量地、有选择性地溶解于超临界

流体中而形成超临界流体相。由于超临界萃取工艺不一定

需要在高温下操作.故特别适合十分易受热分解的物质。

5、反胶团的基本结构?反胶团萃取的特点有哪些? (1)表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体。当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时,表面活性剂会在水溶液中形成聚集体微团和反微团。 微团:在极性溶液中,表面活性剂的极性头朝外,疏水的尾部朝内,中间形成非极性的“核”。 反微团:在非极性溶液中,表面活性剂的极性头朝内,疏水的尾部向外,中间形成极性的“核”。

2、(1)极性“水核”具有较强的溶解能力。

(2)生物大分子由于具有较强的极性,可溶解于极性水核

中,防止与外界有机溶剂接触,减少变性作用。

3)由于“水核”的尺度效应,可以稳定蛋白质的立体结

构,增加其结构的刚性,提高其反应性能。

6、影响吸附过程的因素有哪些?

吸附剂的性质(比表面积、粒度大小)、吸附质的性质(对

表面张力的影响、溶解度、极性、 相对分子量)、温度、

溶液pH 值、盐浓度、吸附物浓度与吸附剂用量。 7、亲和吸附的特点有哪些?

(1效率高:利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得

到高纯度的活性物质。(以胰岛素为配基从肝脏中提胰岛素受体,一步就纯化了8000倍) 2分离精度高:可用于分离含量极低,结构相近的化合物

(3)通用性较差,洗脱条件苛刻 8、影响离子交换速度的因素有哪些? 1)颗粒大小:愈小越快2)交联度:交联度小,树脂易膨胀, 交换速度快3)温度:越高越快 4离子化合价:化合价越高,库仑力越大,交换越快, 扩散越慢 (5)离子大小:越小交换越快, 扩散越快, 分子筛作用.

(6)搅拌速度:在一定程度上,越大越快

(7)溶液浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,

交换速度越快

9、简述凝胶色谱的工作原理? 1) 、小分子溶质能透入凝胶内,即凝胶内部空间全都能为小分子溶质所达到

2) 、大分子溶质不能透入凝胶内,顺凝胶间隙下流,下移速度较小分子溶质快。因而色谱分离的结果是,不同相对分子质量的溶质能得到分离,大分子溶质先自柱中流出。

10什么是离子交换选择性?其选择性受哪些因素影响? (1)离子交换树脂的选择性就是某种树脂对不同离子交换亲和能力的差别,离子和树脂活性基的亲和力越大,就越易被该树脂所吸附。

2)水合离子半径:无机半径越小,亲和力越大,越容易被吸附

1、离子化合价:稀溶液中高价离子易于被吸附;

2溶液pH :影响树脂交换基团和交换离子的解离程度, 3离子强度:高的离子浓度必与目的物离子进行竞争,减少有效交换容量; 由于水合作用降低交换速度。越低越好; 4、有机溶剂:使树脂收缩,降低有机物的电离度,不利于吸附;加入洗脱液中, 对难洗脱溶质有益.

5、交联度、膨胀度、分子筛:交联度大,膨胀度小,筛分能力增大, 吸附量大, 交换常数大;交联度小,膨胀度大,吸附量减少。

6、树脂与粒子间的辅助力:除静电力以外,还有氢键和范德华力等辅助力;

四计算

1、应用转鼓真空过滤机处理柠檬酸发酵液,已知发酵液

柠檬酸含量为86kg/m3,过滤面积为15m 2

,转鼓转速为0.75r/min,过滤介质阻力可忽略不计。滤饼属于不可压缩的,其过滤常数为μαρ0/2ΔP=8.5×105s/m2。滤饼洗涤效率为60%,过滤结束时滞留于滤饼的滤液占7%,工艺要求通过洗涤把滞留与滤饼上的柠檬酸洗出90%。求:处理量为2.5m 3/h时,过滤机回转一周的过滤时间和洗涤时间。

2、假如有一微生物细胞密度为1.02 g/cm3,直径150 um,用一个100L 的反应器来进行培养,当搅拌停止后,游离菌团下降,设反应器的高径比为2:1,液体密度为1 g/cm3,粘度为1.15cp ,颗粒速度达平均速度,求沉降所需时间。

3、实验室采用离心机收集大肠杆菌,离心机由一组垂直

于旋转轴的圆筒组成,操作过程中液体表面离旋转轴为

2.8cm ,离心管底部离轴9.5cm ,设该菌为球形,直径为

8.0um ,密度为1.05g/cm3,液体的物化性质接近于纯水,

转速为3000r/min,试计算完全分离大肠杆菌所需时间?

4、P44习题(4.1,4.2)

6、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素,已知发酵液中青

霉素浓度为0.2Kg/m3,萃取平衡常数为K=40,处理能力为

H=0.5m3/h,萃取溶剂流量为L=0.03m3/h,若要产品收率

达96%,试计算理论上所需萃取级数?

7、(P139 第一题,第二题)

The first step in most industrial bioseparations is the removal of insoluble solids from the fermentation beer.

The concentration and size of these insolubles varies widely. 在大多数工业生物分离的第一步往往是从发酵液的不溶性固体的去除。这些不溶物的浓度和大小变化很大。The concentration can be as high as 60% per volume or as low as 0.1%.浓度可每卷60%或低至0.1%高。The size ranges from microorganisms of perhaps 1 um diameter up to insoluble nutrients characteristically 1mm in

diameter. 尺寸范围从微生物或许1微米直径为不溶性物质为1mm 直径。When these insolubles are dilute, large & rigid, they can be easily separated by filtration. In the previous chapter, we described filtration, including the use of filter aids. For many beers, these filter aids facilitate 容易 filtration. For other beers, filter aids are

ineffective. 当这些不溶物稀,大&刚性,它们可以

通过过滤容易地分离。在前一章中,我们描述了过滤,包

括助滤剂的应用。许多啤酒,这些助滤剂促进容易过滤。

其他啤酒,助滤剂是无效的。

When the beers are not easily filtered, they sometimes can be separated by centrifugation, which is the subject

of this chapter. 当发酵液不易过滤,他们有时可以通过离心分离,这是本章的主题。Centrifugation requires more expensive equipment than filtration. However, it is often

an effective way even when the solid particles are small & hence hard to filter.离心过滤设备相比,需要更昂贵的。然而,它往往是即使在固体颗粒小&amp的有效途径;而难以过滤。Centrifugation utilizes the density difference between the solids and the surrounding fluid. When a suspension is allowed to stand, the denser

solids slowly settle to the bottom of the container under the influence of gravity, a process called sedimentation.离心利用固体与周围流体之间的密度差。当悬浮液可以站立,密集的固体缓慢定居在重力的影响下的容器的底部,这一过程称为沉淀。

When this settling is accelerated with a centrifugal field, the process is called centrifugation. Because sedimentation & centrifugation are similar, both are discussed here.当这种沉降与离心力场加速,这一过程称为离心。由于沉降&离心相似,都是在这里讨论。 When the cake rotate out of the beer, it is washed, dried and removed by the knife.外部的压力鼓和鼓内是什么?The drum is partially submerged into the beer, rotates at a low speed during the operation. Liquid is sucked through the filter cloth.

鼓部分浸入啤酒,低速转动操作期间。液体吸入,通过滤布。Solids are retained on the surface of the drum, forming the cake. 固体被保留在鼓的表面,形成滤饼。When the cake rotate out of the beer, it is washed, dried and removed by the knife.当蛋糕旋转的啤酒,这是洗,干燥,用刀切除。


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