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1什么是下游技术？对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术生物工业下游技术的工作领域是什么？物质分离、产品再加工生物工业下游技术的原料特征是什么？1、粗料发酵，质、悬浮物多。2、分子量及分子结构差异大。3、易受各种分离操作的影响。4、原料和发酵操作不稳定，各批次间成分变化大生物制品分离过程可以划分成那几个阶段？各阶段的任务是什么？.1、预处理和固液分离除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞2、提取（初步分离）除去与产物性质差异较大的杂质，为后到精制工序创造有利条件3、精制（高度纯化）除去与产物物理化学性质比较接近的杂质4、成品制备获得产品生物制品分离过程的确定应注意哪些问题？1、目的物是胞内物质还是胞外物质2、原料中产物和主要杂质浓度3、产物和主要杂质的物理化学特性差异4、产品的用途和质量标准5、产品的市场价格6、废物的处理方法2平衡分离过程：建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。拟平衡分离过程：混合物体系之外加一个势能场，在它的作用下，形成分离场。使被分离物在分离场的端面上浓缩，或者在分离场内形成一个稳定的浓度分布。传递通量：流体在分离场内的传递现象可用经典流体力学中动量（通量）传递、热量（通量）传递和质量（通量）传递规律和作用于分离场的外加势能场来描述。特异性结合：分子识别是指提取介质与目的物的关系就象钥匙和锁孔的关系。分离的准确度和精确度都大大提高，这对于低浓度、高附加值的目的物分离意义特别重要。在下游过程中，如何利用化学过程？1）生成难溶盐或沉淀物的反应2）生成络合物或螯合某些金属离子的反应等3）在医药、食品、化工等行业具有广泛市场的山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺（高压）获得。4）在某些发酵产品或天然物质中，利用有机化学反应生成有特殊用途或更有价值的衍生物等方面的研究也较活跃。在下游过程中，生物学过程是指什么？如何利用？生物学分离过程的主要特征是生物高分子的特异性相互作用。主要以蛋白质为代表的生物高分子，能分辩特定的物质，再与其可逆性结合1、离子间的相互作用主要因氨基酸侧链的电荷引起的静电作用2、氢键结合在配体含有O或N原子的场合下，能和结合部位之间形成氢键。因是原子间的相互作用，结合部位和配体间的位置关系很重要。3、疏水性相互作用配体上有烃链或芳香环之类的非极性基团，结合部位侧面也有同样的非极性部分时，存在疏水性相互作用。4、对金属原子配位因结合部位的一部分和配体之一部在同一金属原子（如锌和铁）上配位，间接结合的现象。5、弱共价键结合虽然强共价键结合的情况下，不会有可逆性的相互作用。但如醛基和羟基间形成的半缩醛形式的弱共价键的结合，存在可逆性的作用。3凝聚：在电解质的作用下，破坏胶体的稳定性。絮凝：在高分子絮凝剂的作用下，胶体形成大的分子絮团。助滤剂：是不可压缩的多孔微粒。使用助滤剂的目的是疏松滤饼，提高滤饼的抗压缩性能，提高过滤速度。离心分离：利用转鼓高速转动所产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液分离或浓缩过滤分离：悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液的分离澄清过滤：过滤介质为硅藻土等，过滤前，现有过滤介质形成滤层，再进行过滤。饼层过滤切向流过滤:悬浮液流动方向与过滤面平行，使悬浮液在过滤介质表面作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介质的固体移走为什么要进行发酵液的预处理？预处理的目的是为提取和精制等后继工序的顺利进行创造条件。通过预处理可以改善发酵液的流体性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离速率。发酵液预处理的方法有那些？各有什么优缺点？1、降低液体粘度（加快滤速）优：能降低液体的粘度缺：增加悬浮液的体积，加大后继过程的处理任务2、调整pH值优：可改善发酵液中某些物质的过滤特性，有利于过滤的进行3、凝聚与絮凝优：有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量缺:絮凝剂存在一定的毒性4、加入反应剂优：可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速率5、加入助滤剂优：使滤饼疏松，滤速增加缺：需要考虑多方面的影响因素比较离心分离和过滤分离的异同点？异离心分离：利用转鼓高速转动所产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液分离或浓缩过滤分离：悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液的分离同过滤式离心，转鼓上开有小孔，有过滤介质，在离心力的作用下，液体穿过过滤介质经小孔流出而得以固液分离。4包含体：蛋白常常交联在一起，形成不溶性聚集物机械破碎：就是利用机械破坏细胞壁网状结构的共价键破碎率：破碎的程度/单位细胞释放出的内含物（mg/g）细胞破碎的方法有哪些？各有什么优缺点？分类适应性机械法珠磨法可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难高压匀浆法可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌超声破碎法对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X．press法破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适应非机械法酶溶法具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法破碎率较低，常与其他方法结合使用冻结融化法破碎率较低，不适合对冷冻敏感的目的产物干燥法条件变化剧烈，易引起大分子物质失活破碎率控制的原则是什么？破碎动力学方程破碎率一般控制在80%左右，过高的破碎率有以下缺点：1）能耗高、产热高，冷却困难。2）大分子目的物失活增加。3）碎片小，分离困难。5萃取：指任意两相之间的传质过程比较多级逆流萃取和多级错流萃取多级逆流萃取：料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率最高。多级错流萃取：每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全。微分萃取：是在一个器萃取器内，分散的和连续的两相（料液和萃取剂）逆向流动，完成物质交换。浸取：用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程带剂：是指这样一种物质，它们能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，提高分配系数K，该复合物在一定条件下又要容易分解。分配定律：在一定温度一定压力的条件下，溶质分配在两个互不相溶的溶剂中，达到平衡时溶质在两相中的活度之比为常数，这个现象即为分配定律，比例常数为分配系数分离因子：在含有两个及两个以上的溶质时，用来表示萃取剂对溶质A和B分离能力的大小的因数相似相溶：分子结构相似、相互作用力相似的两种物质能互相溶解画出单级萃取设备流程，并说明。料液F与萃取剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取，达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相R，萃取相送至回收器，萃余相R为废液。在回收器内产物与溶剂分离，溶剂则可循环使用。如何选用萃取剂，并解释理由①有很大的萃取容量，即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物；②有良好的选择性，理想情况是只萃取产物而不萃取杂质；③与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面张力小或适中；④溶剂的回收和再生容易；⑤化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；⑥经济性好，价廉易得；⑦安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。6临界点:物质在气液共存时的最高压力和最高温度拖带剂：辅助溶剂以增加物质的溶解度和萃取选择性超临界流体为什么可以成为萃取剂，请分析说明？1）超临界流体对某些物质的溶解度随着超临界流体密度的变化而变化。2）在临界点附近，超临界流体的温度或压力的微小变化会引起密度的很大变化，使得超临界流体的溶解度发生很大变化3）超临界流体近气体的性质，使得超临界流体的传质速率大于普通溶剂。4）超临界流体接近液体的性质，使得超临界流体具有接近普通溶剂的溶解能力。为何选用CO2为超临界萃取剂？超临界CO2具有典型的超临界流体的特性，且具有以下优点：1）无毒，无腐蚀性，不可燃烧，纯度高且价格低。2）有优良的传质性能，扩散系数大，粘度低3）与其它用作超临界流体的溶剂相比，CO2具有相对较低的临界压力和临界温度，适合于处理某些热敏性生物制品和天然物产品。7什么是双水相萃取？双水相萃取的优点是什么？双水相萃取是利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。易于放大双水相系统之间的传质过程和平衡过程快速,因此能耗较小,可以实现快速分离。易于进行连续化操作双水相萃取的典型流程是什么？双水相有哪些应用？双水相萃取的工艺流程一般包括三部分：（1）目的物的萃取（2）PEG的循环（3）无机盐的循环1、双水相萃取细胞、细胞器和膜2、双水相萃取技术在分离中应用3、从破碎的细胞中萃取分离酶4、双水相提取酶蛋白9对称膜：又称均质膜，是指备向均质的致密或多孔膜，物质在膜中各处的渗透率是相同的。不对称膜：是由很薄的较致密的起分离作用的表层(0.1～lμm)和起机械支撑作用的多孔支撑层(100～200μm)构成复合膜：一般是指在多孔的支撑膜上复合一层很薄的致密的、有特种功能的另一种材料的膜层。浓差极化：当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化膜污染：膜在使用中，尽管操作条件保持不变，但通量仍逐渐降低的现象截留分子量：将表观脱除率为90％～95％的溶质分子量定义为截留分子量。膜分离技术的优缺点优点：过程简单，连续工作，费用较低，效率较高。往往没有相变，可在常温下操作，既节能又适合热敏性物料，易与其它技术结合，易放大。缺点：存在浓差极化和膜污染，寿命有限，选择性较低，放大因子基本是线性。膜性能如何表示？膜组件有哪些形式？各有什么特点？形式优点缺点管式易清洗，无死角，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，压降大中空纤维式保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低，动力消耗较低料液需要预处理，单根纤维损坏时，需要调换整个模件螺旋卷绕式单位体积中所含过滤面积大，换新膜容易料液需要预处理，压降大，易污染，清洗困难平板式保留体积小，能量消耗界于管式和螺旋卷绕式之间死体积较大典型的膜分离工艺是什么？在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr）单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。简单介绍膜分离的应用。微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。反渗透（RO）是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程11离子交换法：是应用合成的离子交换树脂作为吸着剂，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。吸附树脂：是具有较大表面积，具有多孔性，吸附能力强，但交换离子能力小或无。选择性离子交换树脂（又称螯合树脂）：含有螯合能力基团，对某些离子具有特殊选择力。因为它既有生成离子链又有形成配位键的能力。电子交换树脂：是指能与周围活性物质进行电子交换，发生氧化还原反应的一类树脂。吸附作用：是指一种或多种物质分子附着在另一种物质(一般是固体)表面上的过程。吸附是界面现象是被吸附分子在界面上