生物制药分离纯化技术.ppt

学习情景一 子情景一 子情景二 子情景三 降低发酵液的黏度 凝聚沉降分离悬浮物 絮凝法沉降分离悬浮物 发酵液的预处理 子情景一 降低发酵液黏度 一、项目资讯 降低发酵 液黏度 1.发酵液的组成 菌体、细胞、细胞碎片、亚细胞器、生物大 分子、生物小分子、无机盐、营养基、胞外药物等 2.发酵液的性质 非牛顿型流体，可压缩性颗粒组成悬浮物，黏度高，粘稠性液体 3.必要性 流体黏度高输送难度大，不利于后续分离纯化操作 按生物药物存在部位可分为胞内药物和胞外药物 。 为了获得药物必须进行过滤。发酵液黏度高，过滤难度 大，需要降低其黏度。 二、任务分析 1.必备知识 黏度：液体的黏度随温度的升高而降低。因此降低发酵液的 黏度可采取加热法。 将发酵液温度升高到80，保温 即可将其黏度降低数十甚至数百倍。 2.可以采用的方法 三、计划决策 1.采用方法： 加热法 2.产品指标：黏度应为 Pa.s 1.检查黏度； 2.将发酵液加入冷热缸； 3.给冷热缸夹套通入加热蒸汽，保温30分钟； 4.测定发酵液黏度，达到规定指标后即停止加热； 3.制定工作流程： 5.将产品装入指定容器，做好工作记 录，清洗冷热缸和用具，打扫场地。 6.小组评估，经验总结，书写报告。 四、实施准备 1.知识和技能准备 2.器材和原料准备 （1）PH的调节 （2）薄力飞黏度计的使用方法 精密PH计、黏度计、蒸汽发 生器、冷热缸、青霉素发酵液 以说明书为准 发酵液的酸度对降低发酵液黏度有影响，可调节发酵液PH 值，当产生絮凝物时即可。 五、实施项目 1.设备清洗 2.设备组合及管道安装 3.向冷热缸输送发酵液 4.开通锅炉蒸汽 5.检查蒸汽压力和发酵液温度 6.检查黏度，确定终点，数据记录 7.清扫场地 六、项目讨论 检查 讨论评估 1.发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 2.如何控制蒸汽压力？ 3.加热降低黏度的方法适合于哪一类生物药物？ 子情景二 凝聚沉降分离悬浮物 一、项目资讯 凝聚沉降去除 发酵液悬浮物 1.发酵液悬浮物的组成 菌体、细胞、细胞碎片、亚细胞器、生物大 分子、生物小分子、无机盐、营养基、胞外药物等 2.发酵液的性质 非牛顿型流体，可压缩性颗粒组成悬浮物，黏度高，粘稠性液体 3.必要性 进行第一次杂质分离，去除粗颗粒杂质。 发酵液悬浮物在液体中以胶体形式存在。都带有电荷， 且电性相同，其组成的溶液是胶体溶液。由其构成的胶体颗粒 结构中有双电层的存在，且胶粒表面有一层水化膜覆盖阻隔， 因而胶体溶液具有稳定性。 二、任务分析 1.悬浮物的存在状态 丹宁胶粒双电层结构蛋白质胶粒双电层结构 当给胶体溶液加入电解质溶液时，由于破坏了双电层结构，使得 胶体颗粒所带电性不一定相同，因而在静电吸引力作用下合并成大 颗粒，大颗粒所受的重力大，因而逐渐沉淀下来。 2.可以采用的方法 因合并而沉降 3.凝聚剂 胶体双电层被破坏后相互聚集成大颗粒的过程 。 使胶体颗粒凝聚成大颗粒的物质称为凝聚剂。常用的凝聚 剂主要是无机盐，如明矾、氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁、里 酸锌、石灰等。对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚力强弱顺 序是： 4.凝聚剂使用方法 （1）计量： 根据待处理发酵液的体积和凝聚剂的凝聚值确定凝聚剂的质量 。 发酵液体积凝聚值凝聚剂的摩尔质量=实际取用量 （2）配制： 用蒸馏水将凝聚剂溶解配制成一定浓度的溶液。浓度的大小需 查阅有关资料或通过实验确定。 （3）凝聚效果检查 采用浊度法确定凝聚沉降悬浮物的效果，发酵液经凝聚沉降后 浊度应降低，为澄清溶液。 三、计划决策 1.采用方法： 明矾凝聚法 2.产品指标： 澄清液浊度 （1）检查黏度和固形物含量； （2）计算明矾用量； （3）加入明矾澄清30分钟； （4）测定发酵液浊度，达到规定指标后即停止； 3.制定工作流程： （5）打扫场地。 （6）小组评估，经验总结，书写报告。 四、实施准备 1.知识和技能准备 比浊法又称浊度测定法。为测量透过悬浮质点介质的光强度 来确定悬浮物质浓度的方法。 当单色光通过一含有悬浮质点的介质时，由于悬浮质点对光的 散射作用和选择性的吸收，使透射光的强度减弱。在比浊法中， 透光度和悬浮物质浓度的关系符合朗伯比尔定律。在分析时， 先用硫酸钡做工作曲线然后测定样品的吸光度，通过曲线查出样 品的浊度。 （1）配制储备液，（2）制作标准曲线，（3）测定样品 2.器材和原料准备 精密PH计、黏度计、可见紫外分光光度计、沉淀罐、青霉素 发酵液。 五、实施项目 1.设备清洗 2.设备组合及管道安装 3.向沉淀罐输送发酵液 4.配制明矾溶液 5.在搅拌下加入明矾溶液 6.调节搅拌速度，测定凿度， 确定终点，数据记录 7.清扫场地 搅拌速度控制程序 300转/分钟 40转/分钟 停止 六、项目讨论 检查 讨论评估 1.何谓凝聚？作用机理是什么？ 2.如何计算凝聚剂的用量？ 3.常用的凝聚剂有哪些？ 4.发酵液的浊度用什么表示？ 子情景三 絮凝法沉降分离悬浮物 一、项目资讯 絮凝沉降去 除发酵液悬 浮物 絮凝沉降是澄清悬浮液有效的方法之一，可分为化学絮凝 法和物理絮凝法两种。化学絮凝法是通过化学反应，使原水中 重金属离子生成的重金属化合物沉淀，经过滤除去沉淀物的过 程。物理絮凝法是在原水中加入大量阳离子或高分子聚合物， 在中和了悬浮物或胶体物质表面所带的负电荷后，使得颗粒或 胶体相互聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块，并从悬浮体系 中沉降下来的过程。 二、任务分析 1. 絮凝沉降法基本原理 化学絮凝法的本质是化学反应生成沉淀，物理絮凝法的工作原理 是通过静电引力产生凝聚作用。 （1）无机高分子絮凝剂 无机高分子絮凝剂的是由无机化合物组成。该絮凝剂能够强烈 吸引胶体微粒,通过黏附、架桥和交联作用,促进胶体凝聚,同时 还发生物理化学变化,中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷,降低了 电位,从而使胶体离子发生互相吸引作用,破坏了胶团的稳定性 .促进胶体微粒碰撞,形成了絮状沉淀.无机高分子絮凝剂既有吸 附脱稳作用,又可发挥桥联和卷扫絮凝作用，使水体中的悬浮物 成为可过滤的絮凝物。 在发酵液的澄清处理中用得较多的是聚合氯化铝、聚合硫酸 铁、活性硅藻土等。 2.常用絮凝剂 高分子絮凝剂是含有大量活性基团的高分子有机化合物。在发酵液 的澄清处理中，可分为有机合成聚和物和天然高分子化合物两大类。 有机合成聚合物 阳离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酸类，以ST高效絮凝剂为代表 ，他们与传统使用的无机絮凝剂相比，具有用量少，沉降速度快，澄清 效果好，成本低等特点。 天然高分子絮凝剂 有多糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、甲壳素、脱乙酰甲壳素、 微生物絮凝剂等。其中甲壳素类具有广泛的应用前景。 （2）高分子絮凝剂 三、计划决策 1.采用方法： 壳聚糖须凝澄清法 2.产品指标： 澄清液浊度 （1）检查黏度和固形物含量； （2）计算壳聚糖用量并配制成溶液； （3）加入壳聚糖溶液澄清30分钟； （4）测定发酵液浊度，达到规定指标后即停止； 3.制定工作流程： （5） 打扫场地。 （6）小组评估，经验总结，书写报告。 四、实施准备 1.知识和技能准备 壳聚糖絮凝剂溶液的配制 先将20mL冰醋酸溶于1000mL的蒸馏水中制成2%的乙酸水溶液 1000mL待用。 称取壳聚糖5g溶于500mL2%的乙酸水溶液中配成10g/L的壳聚糖 乙酸溶液。 2.器材和原料准备 精密PH计、黏度计、可见紫外分光光度计、沉淀罐、青霉素 发酵液。 五、实施项目 1.设备清洗 2.设备组合及管道安装 3.向沉淀罐输送发酵