【转贴】下游加工过程

细履平沙

下游加工过程  

来源:中国酿造网  
    从发酵液中分离、精制有关产品的过程称为发酵生产的下游加工过程。发酵液是含有细胞、代谢产物和剩余培养基等多组份的多相系统，粘度常很大，从中分离固体物质很困难；发酵产品在发酵液中浓度很低，且常常与代谢产物。营养物质等大量杂质共存于细胞内或细胞外，形成复杂的混合物；欲提取的产品通常很不稳定，遇热、极端ＰＨ。有机溶剂会分解或失活；另外，由于发酵是分批操作，生物变异性大，各批发酵液不尽相同，这就要求下游加工有一定弹性，特别是对染菌的批号也要能处理。发酵的最后产品纯度要求较高，上述种种原因使下游加工过程成为许多发酵生产中最重要。成本费用最高的环节，如抗生素、乙醇、柠檬酸等的分离和精制占整个工厂投资的 ６０％左右，而且还有继续增加的趋势。发酵生产中因缺乏合适的、经济的下游处理方法而不能投入生产的例子是很多的。因此下游加工技术愈来愈引起人们的重视。

    下游加工过程由许多化工单元操作组成，一般可分为发酵液预处理和固液分离、提取、精制以及成品加工四个阶段。其一般流程如图所示。
１发酵液预处理和固液分离

        发酵液的预处理和固液分离是下游加工的第一步操作。预处理的目的是改善发酵液性质，以利于固液分离，常用酸化、加热、加絮凝剂等方法。固液分离则常用到过滤、离心等方法。如果欲提取的产物存在于细胞内，还需先对细胞进行破碎。细胞破碎方法有机械、生物和化学法，大规模生产中常用高压匀浆器和球磨机。细胞碎片的分离通常用离心、两水相革取等方法。
２ 提取

         经上述步骤处理后，活性物质存在于滤液中，滤液体积很大，浓度很低。接下来要进行提取，提取的目的主要是浓缩，也有一些纯化作用。常用的方法有：①吸附法：对于抗生素等小分子物质可用吸附法，现在常用的吸附剂为大网格聚合物，另外还可用活性炭、白土、氧化铝、树脂等。②离子交换法：极性化合物则可用离子交换法提取，该法亦可用于精制。③沉淀法：沉淀法广泛用于蛋白质提取中，主要起浓缩作用，常用盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀和非离子型聚合物沉淀等方法。沉淀法也用于一些小分子物质的提取。④革取法：革取法是提取过程中的一种重要方法，包括溶剂革取、两水相革取、超临界流体革取、逆胶束革取等方法，其中溶剂革取法仅用于抗生素等小分子生物物质而不能用于蛋白质的提取，而两水相革取法则仅适用于蛋白质的提取，小分子物质不适用。⑤超滤法：超滤法是利用一定截断分了量的超滤膜进行溶质的分离或浓缩，可用于小分子提取中去除大分子杂质和大分子提取中的脱盐浓缩等。
３ 精制

        经提取过程初步纯化后，滤液体积大大缩小，但纯度提高不多，需要进一步精制。初步纯化中的某些操作，如沉淀、超滤等也可应用于精制中。大分子（蛋白质）精制依赖于层析分离，层析分离是利用物质在固定相和移动相间分配情况不同，进而在层析柱中的运动速度不同，而达到分离的目的。根据分配机理的不同，分为凝胶层析、离子交换层析。聚焦层析。疏水层析、亲和层析等几种类型。色层分离中的主要困难之一是层析介质的机械强度差，研究生产优质层析介质是下游加工的重要任务之一。小分子物质的精制常利用结晶操作。

４ 成品加工

        经提取和精制后，一般根据产品应用要求，最后还需要浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加稳定剂等加工步骤。随着膜质量的改进和膜装置性能的改善，下游加工过程各个阶段，将会越来越多地使用膜技术。浓缩可采用升膜或降膜式的薄膜蒸发，对热敏性物质，可用离心薄膜蒸发，对大分子溶液的浓缩可用超滤膜，小分子溶液的浓缩可用反渗透膜。用截断分子量为１００００的超滤膜可除去分子量在１０００以内的产品中的热原，同时也达到了过滤除菌的目的。如果最后要求的是结晶性产品，则上述浓缩。无菌过滤等步骤应放于结晶之前，而于燥则通常是固体产品加工的最后一道工序。干燥方法根据物料性质、物料状况及当地具体条件而定，可选用真空干燥、红外线干燥、沸腾干燥、气流干燥、喷雾干燥和冷冻干燥等方法。

査道银

谢谢楼主!

uuluo

这里的一些工程我都经历过了
很实用
谢谢老大

guo

好贴，看过了！谢谢楼主了。