生物制藥分離純化技術(shù)ppt課件

1、1學(xué)習(xí)情景一學(xué)習(xí)情景一子情景一子情景一子情景二子情景二子情景三子情景三降低發(fā)酵液的黏度降低發(fā)酵液的黏度 凝聚沉降分離懸浮物凝聚沉降分離懸浮物絮凝法沉降分離懸浮物絮凝法沉降分離懸浮物 發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理2子情景一子情景一 降低發(fā)酵液黏度降低發(fā)酵液黏度3一、項(xiàng)目資訊一、項(xiàng)目資訊降低發(fā)酵降低發(fā)酵液黏度液黏度41.1.發(fā)酵液的組成發(fā)酵液的組成 菌體、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、亞細(xì)胞器、生物大菌體、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、亞細(xì)胞器、生物大分子、生物小分子、無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)養(yǎng)基、胞外藥物等分子、生物小分子、無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)養(yǎng)基、胞外藥物等 2.2.發(fā)酵液的性質(zhì)發(fā)酵液的性質(zhì) 非牛頓型流體，可壓縮性顆粒組成懸浮物，黏度高，粘稠性

2、液體非牛頓型流體，可壓縮性顆粒組成懸浮物，黏度高，粘稠性液體3.必要性必要性流體黏度高輸送難度大，不利于后續(xù)分離純化操作流體黏度高輸送難度大，不利于后續(xù)分離純化操作5按生物藥物存在部位可分為胞內(nèi)藥物和胞外藥物。按生物藥物存在部位可分為胞內(nèi)藥物和胞外藥物。為了獲得藥物必須進(jìn)行過(guò)濾。發(fā)酵液黏度高，過(guò)濾難度為了獲得藥物必須進(jìn)行過(guò)濾。發(fā)酵液黏度高，過(guò)濾難度大，需要降低其黏度。大，需要降低其黏度。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析1.必備知識(shí)必備知識(shí) 黏度：液體的黏度隨溫度的升高而降低。因此降低發(fā)酵液的黏度：液體的黏度隨溫度的升高而降低。因此降低發(fā)酵液的黏度可采取加熱法。黏度可采取加熱法。 將發(fā)酵液溫度升高到將發(fā)

3、酵液溫度升高到80，保溫，保溫即可將其黏度降低數(shù)十甚至數(shù)百倍。即可將其黏度降低數(shù)十甚至數(shù)百倍。2.可以采用的方法可以采用的方法6三、計(jì)劃決策三、計(jì)劃決策1.采用方法：采用方法： 加熱法加熱法2.產(chǎn)品指標(biāo)：產(chǎn)品指標(biāo)：黏度應(yīng)為黏度應(yīng)為 Pa.s 1.檢查黏度；檢查黏度；2.將發(fā)酵液加入冷熱缸；將發(fā)酵液加入冷熱缸；3.給冷熱缸夾套通入加熱蒸汽，保溫給冷熱缸夾套通入加熱蒸汽，保溫30分鐘；分鐘；4.測(cè)定發(fā)酵液黏度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止加熱；測(cè)定發(fā)酵液黏度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止加熱；3.制定工作流程：制定工作流程： 5.將產(chǎn)品裝入指定容器，做好工作記將產(chǎn)品裝入指定容器，做好工作記錄，清洗冷熱缸和用具，打

4、掃場(chǎng)地。錄，清洗冷熱缸和用具，打掃場(chǎng)地。 6.小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。7四、實(shí)施準(zhǔn)備四、實(shí)施準(zhǔn)備1.知識(shí)和技能準(zhǔn)備知識(shí)和技能準(zhǔn)備2.器材和原料準(zhǔn)備器材和原料準(zhǔn)備（1）PH的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)（2）薄力飛黏度計(jì)的使用方法）薄力飛黏度計(jì)的使用方法精密精密PH計(jì)、黏度計(jì)、蒸汽發(fā)計(jì)、黏度計(jì)、蒸汽發(fā)生器、冷熱缸、青霉素發(fā)酵液生器、冷熱缸、青霉素發(fā)酵液以說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)以說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn) 發(fā)酵液的酸度對(duì)降低發(fā)酵液黏度有影響，可調(diào)節(jié)發(fā)酵液發(fā)酵液的酸度對(duì)降低發(fā)酵液黏度有影響，可調(diào)節(jié)發(fā)酵液PHPH值，當(dāng)產(chǎn)生絮凝物時(shí)即可。值，當(dāng)產(chǎn)生絮凝物時(shí)即可。8五、實(shí)施項(xiàng)目五、實(shí)施項(xiàng)目1.設(shè)備清洗設(shè)備清洗2.2

5、.設(shè)備組合及管道安裝設(shè)備組合及管道安裝3.向冷熱缸輸送發(fā)酵液向冷熱缸輸送發(fā)酵液4.開(kāi)通鍋爐蒸汽開(kāi)通鍋爐蒸汽5.檢查蒸汽壓力和發(fā)酵液溫度檢查蒸汽壓力和發(fā)酵液溫度6.檢查黏度，確定終點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄檢查黏度，確定終點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄7.清掃場(chǎng)地清掃場(chǎng)地9六、項(xiàng)目討論六、項(xiàng)目討論檢查檢查討論評(píng)估討論評(píng)估1.1.發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？主要有發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？主要有那幾種方法？那幾種方法？2.2.如何控制蒸汽壓力？如何控制蒸汽壓力？3.3.加熱降低黏度的方法適合于哪一類(lèi)生物藥物？加熱降低黏度的方法適合于哪一類(lèi)生物藥物？10子情景二子情景二 凝聚沉降分離懸浮物凝聚沉降分離懸浮物11一、項(xiàng)目資訊一、項(xiàng)目資

6、訊凝聚沉降去除凝聚沉降去除發(fā)酵液懸浮物發(fā)酵液懸浮物121.1.發(fā)酵液懸浮物的組成發(fā)酵液懸浮物的組成 菌體、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、亞細(xì)胞器、生物大菌體、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、亞細(xì)胞器、生物大分子、生物小分子、無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)養(yǎng)基、胞外藥物等分子、生物小分子、無(wú)機(jī)鹽、營(yíng)養(yǎng)基、胞外藥物等 2.2.發(fā)酵液的性質(zhì)發(fā)酵液的性質(zhì) 非牛頓型流體，可壓縮性顆粒組成懸浮物，黏度高，粘稠性液體非牛頓型流體，可壓縮性顆粒組成懸浮物，黏度高，粘稠性液體3.必要性必要性進(jìn)行第一次雜質(zhì)分離，去除粗顆粒雜質(zhì)。進(jìn)行第一次雜質(zhì)分離，去除粗顆粒雜質(zhì)。13 發(fā)酵液懸浮物在液體中以膠體形式存在。都帶有電荷，發(fā)酵液懸浮物在液體中以膠體形式存在。都帶有電荷

7、，且電性相同，其組成的溶液是膠體溶液。由其構(gòu)成的膠體顆粒且電性相同，其組成的溶液是膠體溶液。由其構(gòu)成的膠體顆粒結(jié)構(gòu)中有雙電層的存在，且膠粒表面有一層水化膜覆蓋阻隔，結(jié)構(gòu)中有雙電層的存在，且膠粒表面有一層水化膜覆蓋阻隔，因而膠體溶液具有穩(wěn)定性。因而膠體溶液具有穩(wěn)定性。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析1.懸浮物的存在狀態(tài)懸浮物的存在狀態(tài)丹寧膠粒雙電層結(jié)構(gòu)丹寧膠粒雙電層結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)膠粒雙電層結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)膠粒雙電層結(jié)構(gòu)14 當(dāng)給膠體溶液加入電解質(zhì)溶液時(shí)，由于破壞了雙電層結(jié)構(gòu)，使當(dāng)給膠體溶液加入電解質(zhì)溶液時(shí)，由于破壞了雙電層結(jié)構(gòu)，使得膠體顆粒所帶電性不一定相同，因而在靜電吸引力作用下合并成得膠體顆粒所帶電性不一定相

8、同，因而在靜電吸引力作用下合并成大顆粒，大顆粒所受的重力大，因而逐漸沉淀下來(lái)。大顆粒，大顆粒所受的重力大，因而逐漸沉淀下來(lái)。2.可以采用的方法可以采用的方法因合并而沉降因合并而沉降153.凝聚劑凝聚劑膠體雙電層被破壞后相互聚集成大顆粒的過(guò)程。膠體雙電層被破壞后相互聚集成大顆粒的過(guò)程。 使膠體顆粒凝聚成大顆粒的物質(zhì)稱為凝聚劑。常用的凝聚使膠體顆粒凝聚成大顆粒的物質(zhì)稱為凝聚劑。常用的凝聚劑主要是無(wú)機(jī)鹽，如明礬、氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵、里劑主要是無(wú)機(jī)鹽，如明礬、氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵、里酸鋅、石灰等。對(duì)帶負(fù)電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚力強(qiáng)弱順?biāo)徜\、石灰等。對(duì)帶負(fù)電荷的發(fā)酵液膠體粒子凝聚力強(qiáng)弱順序是：

9、序是：LiNaKMgCaHFeAl2233164.凝聚劑使用方法凝聚劑使用方法 （1）計(jì)量：）計(jì)量： 根據(jù)待處理發(fā)酵液的體積和凝聚劑的凝聚值確定凝聚劑的質(zhì)量。根據(jù)待處理發(fā)酵液的體積和凝聚劑的凝聚值確定凝聚劑的質(zhì)量。發(fā)酵液體積發(fā)酵液體積凝聚值凝聚值凝聚劑的摩爾質(zhì)量凝聚劑的摩爾質(zhì)量=實(shí)際取用量實(shí)際取用量 （2）配制：）配制： 用蒸餾水將凝聚劑溶解配制成一定濃度的溶液。濃度的大小需用蒸餾水將凝聚劑溶解配制成一定濃度的溶液。濃度的大小需查閱有關(guān)資料或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。查閱有關(guān)資料或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 （3）凝聚效果檢查）凝聚效果檢查 采用濁度法確定凝聚沉降懸浮物的效果，發(fā)酵液經(jīng)凝聚沉降后采用濁度法確定凝聚沉降

10、懸浮物的效果，發(fā)酵液經(jīng)凝聚沉降后濁度應(yīng)降低，為澄清溶液。濁度應(yīng)降低，為澄清溶液。17三、計(jì)劃決策三、計(jì)劃決策1.采用方法：采用方法： 明礬凝聚法明礬凝聚法2.產(chǎn)品指標(biāo)：產(chǎn)品指標(biāo)： 澄清液濁度澄清液濁度 （1）檢查黏度和固形物含量；）檢查黏度和固形物含量；（2）計(jì)算明礬用量；）計(jì)算明礬用量；（3）加入明礬澄清）加入明礬澄清30分鐘；分鐘；（4）測(cè)定發(fā)酵液濁度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止；）測(cè)定發(fā)酵液濁度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止；3.制定工作流程：制定工作流程： （5）打掃場(chǎng)地。）打掃場(chǎng)地。 （6）小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。）小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。18四、實(shí)施準(zhǔn)備四、實(shí)施準(zhǔn)備1.知識(shí)和技能準(zhǔn)備

11、知識(shí)和技能準(zhǔn)備 比濁法又稱濁度測(cè)定法。為測(cè)量透過(guò)懸浮質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)的光強(qiáng)度比濁法又稱濁度測(cè)定法。為測(cè)量透過(guò)懸浮質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)的光強(qiáng)度來(lái)確定懸浮物質(zhì)濃度的方法。來(lái)確定懸浮物質(zhì)濃度的方法。 當(dāng)單色光通過(guò)一含有懸浮質(zhì)點(diǎn)的介質(zhì)時(shí)，由于懸浮質(zhì)點(diǎn)對(duì)光的當(dāng)單色光通過(guò)一含有懸浮質(zhì)點(diǎn)的介質(zhì)時(shí)，由于懸浮質(zhì)點(diǎn)對(duì)光的散射作用和選擇性的吸收，使透射光的強(qiáng)度減弱。在比濁法中，散射作用和選擇性的吸收，使透射光的強(qiáng)度減弱。在比濁法中，透光度和懸浮物質(zhì)濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。在分析時(shí)，透光度和懸浮物質(zhì)濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。在分析時(shí)，先用硫酸鋇做工作曲線然后測(cè)定樣品的吸光度，通過(guò)曲線查出樣先用硫酸鋇做工作曲線然后測(cè)定樣品的吸光度，

12、通過(guò)曲線查出樣品的濁度。品的濁度。（1 1）配制儲(chǔ)備液，（）配制儲(chǔ)備液，（2 2）制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，（）制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，（3 3）測(cè)定樣品）測(cè)定樣品192.器材和原料準(zhǔn)備器材和原料準(zhǔn)備 精密精密PHPH計(jì)、黏度計(jì)、可見(jiàn)紫外分光光度計(jì)、沉淀罐、青霉素計(jì)、黏度計(jì)、可見(jiàn)紫外分光光度計(jì)、沉淀罐、青霉素發(fā)酵液。發(fā)酵液。20五、實(shí)施項(xiàng)目五、實(shí)施項(xiàng)目1.設(shè)備清洗設(shè)備清洗2.2.設(shè)備組合及管道安裝設(shè)備組合及管道安裝3.向沉淀罐輸送發(fā)酵液向沉淀罐輸送發(fā)酵液4.配制明礬溶液配制明礬溶液5.在攪拌下加入明礬溶液在攪拌下加入明礬溶液6.調(diào)節(jié)攪拌速度，測(cè)定鑿度，調(diào)節(jié)攪拌速度，測(cè)定鑿度，確定終點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄確定終點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄7.

13、清掃場(chǎng)地清掃場(chǎng)地?cái)嚢杷俣瓤刂瞥绦驍嚢杷俣瓤刂瞥绦?00轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘分鐘40轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘分鐘停止停止21六、項(xiàng)目討論六、項(xiàng)目討論檢查檢查討論評(píng)估討論評(píng)估1.1.何謂凝聚？作用機(jī)理是什么？何謂凝聚？作用機(jī)理是什么？2.2.如何計(jì)算凝聚劑的用量？如何計(jì)算凝聚劑的用量？3.3.常用的凝聚劑有哪些？常用的凝聚劑有哪些？4.4.發(fā)酵液的濁度用什么表示？發(fā)酵液的濁度用什么表示？22子情景三子情景三 絮凝法沉降分離懸浮物絮凝法沉降分離懸浮物23一、項(xiàng)目資訊一、項(xiàng)目資訊絮凝沉降去絮凝沉降去除發(fā)酵液懸除發(fā)酵液懸浮物浮物24 絮凝沉降是澄清懸浮液有效的方法之一，可分為化學(xué)絮凝絮凝沉降是澄清懸浮液有效的方法之一，可分為化

14、學(xué)絮凝法和物理絮凝法兩種?；瘜W(xué)絮凝法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使原水中法和物理絮凝法兩種。化學(xué)絮凝法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使原水中重金屬離子生成的重金屬化合物沉淀，經(jīng)過(guò)濾除去沉淀物的過(guò)重金屬離子生成的重金屬化合物沉淀，經(jīng)過(guò)濾除去沉淀物的過(guò)程。物理絮凝法是在原水中加入大量陽(yáng)離子或高分子聚合物，程。物理絮凝法是在原水中加入大量陽(yáng)離子或高分子聚合物，在中和了懸浮物或膠體物質(zhì)表面所帶的負(fù)電荷后，使得顆粒或在中和了懸浮物或膠體物質(zhì)表面所帶的負(fù)電荷后，使得顆?；蚰z體相互聚集聯(lián)結(jié)形成粗大的絮狀團(tuán)?；驁F(tuán)塊，并從懸浮體系膠體相互聚集聯(lián)結(jié)形成粗大的絮狀團(tuán)?；驁F(tuán)塊，并從懸浮體系中沉降下來(lái)的過(guò)程。中沉降下來(lái)的過(guò)程。二、任務(wù)分析二、任

15、務(wù)分析1. 絮凝沉降法基本原理絮凝沉降法基本原理 化學(xué)絮凝法的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，物理絮凝法的工作原理化學(xué)絮凝法的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，物理絮凝法的工作原理是通過(guò)靜電引力產(chǎn)生凝聚作用。是通過(guò)靜電引力產(chǎn)生凝聚作用。25 （1 1）無(wú)機(jī)高分子絮凝劑）無(wú)機(jī)高分子絮凝劑 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的是由無(wú)機(jī)化合物組成。該絮凝劑能夠強(qiáng)烈無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的是由無(wú)機(jī)化合物組成。該絮凝劑能夠強(qiáng)烈吸引膠體微粒吸引膠體微粒, ,通過(guò)黏附、架橋和交聯(lián)作用通過(guò)黏附、架橋和交聯(lián)作用, ,促進(jìn)膠體凝聚促進(jìn)膠體凝聚, ,同時(shí)同時(shí)還發(fā)生物理化學(xué)變化還發(fā)生物理化學(xué)變化, ,中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷中和膠體微粒及懸浮物表面的電

16、荷, ,降低了降低了電位電位, ,從而使膠體離子發(fā)生互相吸引作用從而使膠體離子發(fā)生互相吸引作用, ,破壞了膠團(tuán)的穩(wěn)定性破壞了膠團(tuán)的穩(wěn)定性. .促進(jìn)膠體微粒碰撞促進(jìn)膠體微粒碰撞, ,形成了絮狀沉淀形成了絮狀沉淀. .無(wú)機(jī)高分子絮凝劑既有吸附無(wú)機(jī)高分子絮凝劑既有吸附脫穩(wěn)作用脫穩(wěn)作用, ,又可發(fā)揮橋聯(lián)和卷掃絮凝作用，使水體中的懸浮物成又可發(fā)揮橋聯(lián)和卷掃絮凝作用，使水體中的懸浮物成為可過(guò)濾的絮凝物。為可過(guò)濾的絮凝物。 在發(fā)酵液的澄清處理中用得較多的是聚合氯化鋁、聚合硫酸在發(fā)酵液的澄清處理中用得較多的是聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、活性硅藻土等。鐵、活性硅藻土等。2.2.常用絮凝劑常用絮凝劑 26 高分子絮凝

17、劑是含有大量活性基團(tuán)的高分子有機(jī)化合物。在發(fā)酵液高分子絮凝劑是含有大量活性基團(tuán)的高分子有機(jī)化合物。在發(fā)酵液的澄清處理中，可分為有機(jī)合成聚和物和天然高分子化合物兩大類(lèi)。的澄清處理中，可分為有機(jī)合成聚和物和天然高分子化合物兩大類(lèi)。 有機(jī)合成聚合物有機(jī)合成聚合物 陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺和陰離子型聚丙烯酸類(lèi)，以陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺和陰離子型聚丙烯酸類(lèi)，以STST高效絮凝劑為代表，高效絮凝劑為代表，他們與傳統(tǒng)使用的無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有用量少，沉降速度快，澄清效他們與傳統(tǒng)使用的無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有用量少，沉降速度快，澄清效果好，成本低等特點(diǎn)。果好，成本低等特點(diǎn)。 天然高分子絮凝劑天然高分子絮凝劑 有多糖類(lèi)膠粘物

18、、海藻酸鈉、明膠、骨膠、甲殼素、脫乙酰甲殼素、有多糖類(lèi)膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、甲殼素、脫乙酰甲殼素、微生物絮凝劑等。其中甲殼素類(lèi)具有廣泛的應(yīng)用前景。微生物絮凝劑等。其中甲殼素類(lèi)具有廣泛的應(yīng)用前景。（2）高分子絮凝劑）高分子絮凝劑27三、計(jì)劃決策三、計(jì)劃決策1.采用方法：采用方法： 殼聚糖須凝澄清法殼聚糖須凝澄清法2.產(chǎn)品指標(biāo)：產(chǎn)品指標(biāo)： 澄清液濁度澄清液濁度 （1）檢查黏度和固形物含量；）檢查黏度和固形物含量；（2）計(jì)算殼聚糖用量并配制成溶液；）計(jì)算殼聚糖用量并配制成溶液；（3）加入殼聚糖溶液澄清）加入殼聚糖溶液澄清30分鐘；分鐘；（4）測(cè)定發(fā)酵液濁度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止；）測(cè)定發(fā)酵液濁度，達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后即停止；3.制定工作流程：制定工作流程： （5） 打掃場(chǎng)地。打掃場(chǎng)地。 （6）小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。）小組評(píng)估，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告。28四、實(shí)施準(zhǔn)備四、實(shí)施準(zhǔn)備1.知識(shí)和技能準(zhǔn)備知識(shí)和技能準(zhǔn)備 殼聚糖絮