生物工藝學複習

2022-08-31 21:21:08 字數 4966 閱讀 4892

一名詞解釋

分配定律:是指在一定溫度和壓力下,溶質在互不相溶的兩相中達到分配平衡時,如果溶質在兩相中的相對分子質量相等,該溶質組分在兩相中的平衡濃度之比為常數k。

吸附:是指物質(主要是固體物質)表面吸住周圍介質(液體或氣體)中分子或離子的現象。

反膠團萃取:利用表面活性劑在有機相中形成的反膠團「水池」的雙電層與蛋白質的靜電吸引作用,使不同極性(等電點),不同相對分子質量的蛋白質選擇性的萃取到有機相中,以實現分離目的。

超臨界流體:指處於超過物質本身的臨界溫度和臨界壓力狀態時的流體。

膜元件:由膜固定膜的支撐體間隔物以及收納這些部件的容器構成的乙個單元,稱為膜元件或膜裝置。

濃差極化:在分離過程中,由於水和小分子溶質透過膜,大分子溶質被截留而在膜表面處聚積,使得膜表面上被截留的大分子溶質濃度增大,高於主體中大分子溶質的濃度,這一現象稱為濃差極化。

錯流過濾:在幫浦的推動下料液平行於膜面流動,與死端過濾不同的是料液流經膜麵時產生的剪下力把膜面上滯留的顆粒帶走,從而使汙染層保持在乙個較薄的水平。

噴霧乾燥:是將料液(含水50%以上的溶液懸浮液漿狀液等)噴成霧滴分散與熱氣流中,使水分迅速蒸發而成為粉粒乾燥製品。

過濾:是在推動力作用下,使懸浮液中的液體通過多孔介質的孔道,而懸浮液中的固體顆粒被截留在介質上,從而實現固液分離的操作。

過濾介質:多孔介質稱為過濾介質,所處理的懸浮液稱為濾漿,濾漿中被過濾介質截留的固體顆粒稱為濾餅或濾渣,通過過濾介質後的液體稱為濾液。

膠團:將表面活性劑溶於水中,當濃度達到一定值後,表面活性劑就會在水溶液中形成聚集體稱為膠團。

臨界膠束濃度:表面活性劑形成膠團的最低濃度。

二填空題

1.預處理的目的:(1)使所製備的目標產物轉移到溶液中(2)設法去除其他懸浮顆粒(3)改善溶液的性狀,以利於後續各步操作。

2.常用液態物料預處理的方法:加熱凝聚和絮凝加入鹽類調節ph 加入助濾劑

3.固液分離的兩個方法:過濾離心

4.分配定律的三個條件:必須是稀溶液溶質對溶劑的互溶性沒有影響,溶質在兩相中必須是同一型別的分子,即不發生締合或離解。

5.工業上萃取工藝流程的三個步驟:混合分離溶劑**

6.大孔吸附樹脂從苯乙烯和丙酸酯為單體,乙烯苯為交聯劑,甲苯,二甲苯為致孔劑

7.吸附的三種型別:物理吸附化學吸附交換吸附

8.按膜孔徑大小的分類:微濾膜超濾膜反滲透膜奈米過濾膜

9.過飽和溶液形成的方法:冷卻法蒸發法真空蒸發冷卻法化學反應結晶法鹽析法

10.結晶的基本過程:過飽和溶液的形成晶核的形成晶體的生長

11.乾燥常用方法:常壓吸收乾燥真空乾燥噴霧乾燥冷凍乾燥

12.離子交換劑的組成:骨架帶電功能基團自由活性離子

13.常見離子交換劑的種類:疏水性離子交換劑親水性離子交換劑

14.色譜發也叫:色層分離法層離法層析法各組分以不同程度分布在兩個相中,其中乙個相為固定相另乙個相為流動相固定相是色譜的基質,流動相在柱色譜中一般稱為洗脫劑,在紙色譜和薄層色相中常稱為展開劑

15.生物分離雙水相體系的典型例子:聚乙二醇(peg)—葡聚醣(dex)和聚乙二醇—無機鹽(磷酸鹽硫酸鹽等)

16.硫酸銨加入的方法:固體鹽法飽和溶液法透析平衡法。

17.根據分離條件的不同,超臨界流體萃取分為:等溫法等壓法吸附法

18.溶劑萃取的基本原理:不同溶質在互不相溶的兩相溶劑中分配平衡的差異

19.超臨界流體萃取的基本原理:通過控制溫度和壓力來改變溶解度

20雙水相萃取的基本原理:利用物質在互不相溶的兩水相間分配係數的差異來對生物物質進行萃取

20.鹽析法的基本原理:蛋白質或酶等生物分子在低鹽濃度下的溶解度較大呈現鹽溶現象,當鹽濃度公升至一定程度後繼續再上公升時,則呈現鹽析現象

21.凝膠過濾基本原理:依據混合物中各組分相對分子質量差別而分離

三問答題

1.凝聚和絮凝的區別?

答:相同點:絮凝與凝聚都能改變發酵液過濾特徵。

不同點:凝聚作用是指在某些電解質作用下,使擴散雙電層的排斥電位降低,破壞膠體系統的分散狀態而使膠體粒子聚集的過程而絮凝作用是指在某些高分子絮凝劑存在下,在懸浮粒子之間產生架橋作用而使膠粒形成粗大的過程

2.部分雜質的去除?

答:(1)可溶性雜蛋白的去除: ①變性法 ②沉澱法 ③吸附法 (2)不溶性多醣的去除:

當發酵液中含有較多不溶性多醣時,黏度增大,固液分離困難,可用酶將多醣轉化為單醣以提高過濾速率 (3)有色物質的去除:發酵液中有色物質的去除常用吸附法。

3.常用細胞破碎方法有哪些?

答:(1)機械破碎法:①高速珠磨法(固體剪下作用)②高壓勻漿法(液體剪下作用)③超聲波破碎法(液體剪下作用)④撞擊破碎法 (2)非機械法:

①酶溶法(酶分解作用)②化學滲透法(改變細胞膜的滲透性) ③滲透壓衝擊法(滲透壓劇烈改變) ④凍結—融化法(反覆凍結融化)⑤乾燥法(改變細胞膜滲透性)

4.離子交換色譜介質的基本條件?

答:(1)有高度的不溶性,即在各種溶劑中不發生溶解 (2)有疏鬆的多孔結構或巨大的表面積,使交換離子能在交換劑中進行自由擴散和交換 (3)有較多的交換基團 (4)有穩定的物理化學性質,在使用過程中,不因物理或化學因子的變化而發生分解和表形等現象

5.超臨界流體的特徵和超臨界流體萃取的工藝流程?

答:超臨界流體有氣體和液體的雙重特性,密度比氣體大數百倍,與液體相當;溶解能力較強,接近液體黏度小,接近氣體而比液體小兩個數量級,擴散性和滲透性強;有很強的壓縮性,壓力和溫度的微小變化都可以引起密度較大的變化,密度隨著溫度的降低或壓力的公升高而增大工藝流程:超臨界流體萃取分萃取和分離兩個階段。

萃取階段,超臨界流體將待分離組分從原料中萃取出來,分離階段,通過改變溫度壓力或運用其他方法將超臨界流體分離出來並迴圈利用。

6.離子交換色譜操作方法?

答:(1)離子交換劑的選擇:①陰陽離子交換劑的選擇 ②強弱離子交換劑的選擇 ③反離子的選擇 ④基質的選擇 (2)離子交換劑的預處理再生和轉型:

取適量的固體離子交換劑先用水浸泡,待充分膨脹後加大量的水懸浮除去細顆粒,並改用酸/鹼(hcl/naoh)浸泡,以便除去雜質和其帶上需要的反離子。 (3)緩衝液的選擇:離子交換劑不僅可以與被分離物進行交換,而且可以與緩衝液中的離子進行交換。

(4)被分離物質的交換。(5)被分離物質的洗脫與收集:在離子交換色譜分離過程中,常用梯度溶液進行洗脫,而溶液的梯度則是由鹽濃度或酸鹼的變化形成的。

7.濃縮的目的?

答:使大量提取精製液縮小體積成半成品或成品,有效成分經濃縮成過飽和溶液析出而提純

8.膜汙染的原因?

答:由膜與料液中某一溶質的相互作用或吸附在膜上的溶質和其他溶質的相互作用引起的。

9.電滲析的基本原理和應用?

答:原理:當加上電壓以後,在直流電場的作用下,淡室中的全部陽離子趨向陰極,在通過陽膜之後,被濃室的陰膜所阻擋,留在濃室中,而淡室中的全部陰離子趨向陽極,在通過陰膜之後,被濃室的陽膜所阻擋,也被留在濃室中。

於是淡室中的電解質濃度逐漸下降,而濃室中的電解質濃度則逐漸上公升。以nacl為例,當nacl溶液進入淡室之後,na+ 離子通過陽膜進入右側濃室,而cl- 離子則通過陰膜進入左側濃室,如此,淡室中的鹽水逐漸變淡,而濃室中的鹽水則逐漸變弄。 應用:

海水及鹹水淡化,放射性廢水處理,海水濃縮製鹽,牛奶及乳清脫鹽,醫藥製造血清疫苗精製,稀溶液中的羧酸**及丙烯腈的電解質還原等。

10.常規過濾和錯流過濾有什麼區別?

答:常規過濾時,料液流動方向與過濾介質垂直;而錯流過濾時,料液流向平行於過濾介質,而且錯流過濾主要適用與懸浮的固體顆粒十分細小,採用常規過濾速度很慢、濾液混濁的發酵液。錯流過濾透過通量大,適於大規模連續操作;濾液澄清,菌體**率高;不新增助濾劑或絮凝劑,**的菌體純淨,有利於進一步的分離操作;易於無菌操作,防止雜菌的汙染。

但是採用這種方式過濾時,固液分離不太完全,固相中約有70%—80%的滯留液體,而用常規過濾或離心時只有30%—40%

11.過濾式離心和沉降式離心的區別?

答:過濾式離心是在離心力的作用下,液體穿過過濾介質經小孔流出得以分離而沉降式離心不需過濾介質,在離心力的作用下,物料按照密度的大小不同分層沉降而得以分離,可用於液固、液液物料的分離過濾式離心機:轉鼓上開有小孔,主要用於處理懸浮液固體顆粒較大,固體含量較高的場合。

12.透析和滲透的區別?

答:滲透:把溶劑和溶液(或兩種不同濃度的溶液)分別置於此膜的兩側時,純溶劑將自然穿過半透膜而自發地向溶液(或從低濃度溶液向高濃度溶液)一側流動,這種現象是滲透。

透析:當把一張半透膜置於兩種溶液之間時,將會出現雙方溶液中大分子溶質原地不動,小分子溶質(包括溶劑)透過膜而相互交換的現象透析的目的就是借助擴散速度的差,使溶質之間分離。

13.分離純化的一般工藝流程?

答:(1)預處理與固液分離:主要使用方法有預處理加熱調ph 絮凝凝聚固液分離沉降過濾離心分離雙水相萃取膜分離 (2)提取(初步純化) 沉澱吸附萃取超濾結晶目的:

除去與目標產物性質差異較大的雜質 (3)精製(高度純化)(重)結晶離子交換色譜分離膜分離目的:除去與產物物理理化化學性質比較接近的雜質 (4)成品製作: 濃縮乾燥無菌過濾成型目的:

製作多種多樣,美觀的產品形態

14.生物產品分離純化的特點

答:(1)生物產品多數具有生理功能有些是生物活性物質,對外界條件敏感,產物穩定性差 (2)產物生成位置複雜,存在部位不同,處理方式不同。 (3)發酵液為多組分混合物,多相系統,固液分離很困難 (4)目標產物起始濃度底,最終產品多是醫藥、食品或生物試劑等精細產品,要求純度高,必須達到國家法定質量標準 (5)生物產品生產多為分批操作,生物變異性大 (6)分離純化工藝複雜,步驟多,費用高,佔總成本的40%—70% 是生物產品能否商品化和產業化的關鍵

15.離心機的操作需要注意哪些問題?哪些因素可能影響離心分離的效果?

(1)安放離心機的地面應堅實乾燥,離心機在運轉時,不得移動離心機 (2)離心管加速應稱量平衡,若加液差異過大運轉時會產生大的震動,此時應停機檢查,使加液符合要求。離心試管必須呈偶數對稱放入,離心管不能裝載過多溶液,以防離心時甩出,造成轉頭不平衡,生鏽或被腐蝕 (3)若執行時離心管破裂,會引起較大震動應立即停機處理 (4)每次停機後再開機的時間間隔不得少於5min 以免壓縮機堵轉而損壞 (5)每次離心完成後,必須將轉子取出,否則長時間放在軸上,可能鏽死轉子會取不出來而造成離心機整體報廢 (6)所有轉子不能超過其最高轉速使用因素:時間溫度旋轉速度 。

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