生化分离工程作业

生化分离工程作业 Final revision on November 26, 2020

作业

1.

生物技术：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

2.

生化工程：生物化学反应的工程应用，主要包括代谢工程、发酵工程和生物化学传感器等，生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念，基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。3.

生化反应工程：生物化学工程的重要组成部分，是化学反应工程与生物技术结合的产物。它以生物反应器为中心，主要研究发酵动力学、酶动力学，生物反应器中的传递过程，生物反应器的放大规律以及生物反应器的检测和控制等。4.

生化分离工程：生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得，从上述发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程。

5.

热源：与工质发生热量交换的物质系统。可分为高温热源和低温热源，或者为热源和冷源。热源是指工质从中吸取热能的物质系统，冷源是指接受工质排出热能的物质系统。

6.

微生物工程：即是指发酵工程，指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。

7.

生化分离工程的一般工艺流程和所包括的单元操作及其适用范围？

8.那些单元操作适用于生物小分子物质的提取

层析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳

9.那些单元操作适用于生物大分子物质的提取

沉淀、吸附、萃取、超滤

10.生物分离工程的发展趋势。

膜分离技术的推广使用、亲和技术的推广使用、优质层析介质的研究、上游技术对生化分离过程的影响、发酵于提取相结和：生物反应器方面

11.说出世界上十家生物工程方面的大公司的名称。

Amgen安进、Roche/Genentech罗氏、基因泰克、Johnson强生、NovoNordisk 诺瓦诺德、EliLilly礼来、Sanofi-Aventis赛诺菲、Abbott雅培、MerckKGaA 德国默克、Schering-Plough先灵宝雅、Wyeth惠氏

作业

1.絮凝：利用絮凝剂（通常是天然或合成的大分量聚电解质以及生物絮凝剂）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小的絮凝剂的过程，其中絮凝剂主要起架桥作用。

2.凝聚：在投加的化学物质（例如水解的凝聚剂，像铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。

3.凝聚值：电解质的凝聚能力可用凝聚值来表示,使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔/升),称为凝聚值。

4.混凝：混凝现象是指微粒凝结现象。凝聚和絮凝总称为混凝。凝聚是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程；脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。

2.凝聚原理

（1）对初始粒子表面电荷进行简单中和

（2）消除双电荷（利用中性盐，例如NaCl等）而脱稳

（3）通过氢键或其他复杂的形式与粒子相结合

3.絮凝机制

利用电荷中和及大分子桥联作用形成10mm大小的粒子。

4.常用的凝聚剂有哪些常用的絮凝剂有哪些

凝聚剂：（1）无机盐类

（2）金属无机盐类

（3）聚合无机盐类，例如：明矾、AlCl3.H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3

絮凝剂：

（1）聚丙烯酰胺衍生物：非离子型、阳离子型、阴离子型

（2）苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铝盐、聚合铁盐（3）天然有机高分子絮凝剂：明胶、海藻酸钠、骨胶、甲壳素等。

作业

1.高速湿法珠磨

2.高压匀浆

3.超声波破碎

4.组织捣碎

5.酶解

6.自溶

7.化学溶胞

8.渗透压冲击

9.冻结融化

10.干燥

11.撞击破碎

每人请任选一种破碎方法，通过若干个典型实例来详细分析说明工艺流程、工艺成败关键点、操作方法及其原理、破碎的实际效果。列出中英文参考文献。作业

1.盐析法：指在药物溶液中加入大量的无机盐，使某些高分子物质的溶解度降低沉淀析出，而与其他成分分离的方法。盐析法主要用于蛋白质的分离纯化。

2.有机溶剂沉淀法：有机溶剂的加入会使溶质的构型及溶剂的介电常数等同时发生变化，从而使蛋白质沉淀。溶剂介电常数的降低，会使蛋白质分子间的静

电引力（库仑力）增大，而导致凝集和沉淀。溶质空间构型的改变致使一些原本包含在内部的疏水集团暴露于表面，并与有机溶剂的疏水集团结合形成疏水层，从而使蛋白质沉淀。

3.选择性变性沉淀法：利用蛋白质的变性作用，除去混合液中杂蛋白的方法。

4.等电点沉淀法：基于不同蛋白质离子具有不同等电点这一特性，用依次改变溶液pH值得方法，将杂蛋白沉淀除去，最终获得目标产物。

5.盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。

6.盐析：向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后，可以降低蛋白质的溶解度，使蛋白质凝聚而从溶液中析出。

7.β盐析：β盐析:在一定的离子强度下，改变溶液的pH值及温度，达到沉淀目的，称为“β”分级盐析法。

8.Ks盐析：在一定的pH值及温度条件下，改变盐的浓度（即离子强度）达到沉淀的目的，称为“Ks”分级盐析法。

9.二次盐析：在原盐浓度下,可除去难溶杂质,但不能除去易溶杂质，所以需要进行更高盐浓度的第二次盐析适用于目的蛋白的溶解性，高于“易溶杂质”的场合。

2.盐析的机理

（1）

把中性盐加入蛋白质溶液，中性盐对水分子的亲和力大于蛋白质，盐离子与

蛋白质分子争夺水分子，降低了用于溶解蛋白质的有效水量，减弱了蛋白质

的水合程度，破坏了蛋白表面的水化膜，导致蛋白质溶解度下降；于是蛋白

质分子周围的水化膜层减弱乃至消失。

（2）同时，中性盐加入蛋白质溶液后，由于离子强度发生改变，蛋白质表面电荷大量被中和，更加导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集而沉淀（3）盐离子引起原本在蛋白质分子周围有序排列的水分子的极化，使水活度降低。由于蛋白质的组成及性质不同，所以盐析时所需中性盐的浓度也不相同。

3.有机溶剂沉淀的机理

①亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀；

②水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集

4.二次盐析如何实现？

由于不同的蛋白质其溶解度与等电点不同，沉淀时所需的pH值与离子强度也不相同，改变盐的浓度与溶液的pH值，可将混合液中的蛋白质分批盐析分开，这种分离蛋白质的方法称为分段盐析法。如半饱和硫酸铵可沉淀血浆球蛋白，饱和硫酸铵则可沉淀包括血浆清蛋白在内的全部蛋白质

作业

1.初级成核：

在高过饱和度下，溶液自发地生成晶核的过程，称为初级均相成核；溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱导下生成晶核的过程，称为初级非均相成核。

2.二次成核：物质的一个或几个晶体存在于它们的过饱和溶液中，会引起新晶体的生长，其中的成核作用，不会按其他方式发生。

3.直接结晶

4.间接结晶

5.晶核：结晶过程中首先形成的晶体的胚芽。结晶过程是一个相变过程。在开始由气相或液相形成晶相时，一般说是很困难的，原子或分子在气相或液相的吉布斯函数很高，必须在很大程度上降低其分子熵才能形成晶核。

6.请画出味精结晶的T～C关系图，并说明图上各曲线和区域的物理意义，

在图上表示出粉状味精和棒状味精生产的操作特点。

A稳定区：不饱和区

B第一介稳区：加入晶种结晶会生长，但不产生新晶核

C第二介稳区：加入晶种会生长，同时有新晶核产生

D不稳定区：瞬间出现大量微小晶核。发生晶核泛滥

7.试述食盐晶体在货架期结块的原因，并结合结晶过程说明预防的方法

原因：先是温度高了，受潮水解，在货价上结块有两种情况，一种是温度低结晶析出；另一种是氯化钠干燥后形成块状晶体。

方法：优化生产工艺参数、改善包装方式、科学设置贮存的外部条件、合理使用防结块剂等。

作业

1、膜分离技术：膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的。

2、微滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔孔径分布范围在0.025~14μm之间。

3．超滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，但孔径更小，为0.001~0.02μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质。

4．纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm。

5．反渗透：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001μm之间（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）。

6．浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。

7．膜污染：主要有两种情况：一是附着层被滤饼、有机物凝胶、无机物水垢胶体物质或微生物等吸附于表面；另一种是料液中溶质结晶或沉淀造成堵塞。8．渗析：利用油或其他液体从润滑脂中析出的现象分离物质的一种方法。9．电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。

10．气体膜分离：在压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解－扩散上的差异，即渗透速率差来进行分离的。

11．渗透蒸发：在膜的渗透边侧形成真空，以膜的前后两侧的化学位差为推动力伴随着相变，由膜选择吸附及在膜中渗透速率不同而进行分离。

12．膜蒸馏：一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程，可用于水的蒸馏淡化，对水溶液去除挥发性物质。

13．膜萃取：又称固定膜界面萃取，是基于非孔膜技术发展起来的一种样品前处理方法，是膜技术和液液萃取过程相结合的新的分离技术，是膜分离过程中的重要组成部分。

14．亲和膜分离：一种利用亲和配基修饰的膜（亲和膜）为介质的分离纯化生物大分子的技术，是膜分离技术和亲和层析技术的有机结合。其分离过程包括亲和吸附、洗脱、亲和膜再生等步骤。

15．特异性洗脱法：利用洗脱液中的物质与待分离物质或与配体的亲和特性而将待分离物质从亲和吸附剂上洗脱下来。

16．非特异性洗脱：利用一般液中的物质将待分离物质而将待分离物质从亲和吸附剂上洗脱下来。

17．当采用超滤法生产牛奶时，常出现通透量持续下降的现象，请设计一个合理的方案

予以解决，并说明设计的依据。超滤过滤时出现通量持续下降是正常的，一般的方法有:

降低处理量、间断正冲一下、如果可能一定时间后采用纯水反洗一下。

18．试对常用的四种超滤器的性能进行比较。

板框式保留体积小，操作费用低的压力降，液流稳定，比较成熟投资费用大，大的固含量会堵塞进料液通道，拆卸比清洁管道更费时间

螺旋卷式

设备投资低，操作费用也低，单位体积中所过滤面积大，换新膜容易料液需经预处理，压力降大，易污染，难清洗，液流不易控制

管式

易清洗，单根管子容易调换，对液流易控制，无机组件可在高温下用有机溶剂进行操作并可用化学试剂来消毒高的设备投资和操作费用，保留体积大，单位体积中所含有过滤面积较小，压力降大

中空维式

保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆流操作，压力较低，设备投资低料液需要预处理，单根纤维管损坏时，需调换整个组件，不够成熟

19．请比较说明微滤、超滤、纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点。微滤：以孔径细小的多孔薄膜为过滤介质，以压力差为推动力，使物料分离的过滤操作。

超滤：以压力为推动力，由于超滤膜的孔劲在0.001~0.02微米之间，大于该范围的分子、微粒胶团、细菌等均被截留富集在高压侧，浓度逐渐增大，透过膜的小分子物质存在于渗透液中，从而实现了组分分离的操作。

反渗透：在高于溶液渗透压的压力作用下，溶剂透过膜，而溶液中大分子、小分子有机物及无机盐等溶质被截留的过程称为反渗透。

纳滤：介于反渗透与超滤之间的一种膜分离技术，因纳滤膜具有1纳米左右的微孔结构，故为纳滤。

相同点：都是膜分离技术的一种。

不同点：

微滤的分离机理：

（1）过筛截留（2）吸附截留（3）架桥截留（4）网络截留（5）静电截留

超滤的分离机理：

为筛孔分离过程但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素，即超

滤过程中溶质的截留有在膜表面的机械截留（筛分）、在膜孔中停留而被去除（阻塞）、在膜表面即膜孔内的吸附（一次吸附）

3种方式。

反渗透的分离模型：1、溶解-扩散模型2、优先吸附—毛细孔流理论3、氢键理论

纳滤膜在分离应用中两个显着特性：

①对水中分子量为数百的有机小分子成为具有分离性能；

②对无机盐有一定的截留作用。

作业

1.离子交换技术：离子交换是指水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO－等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH－离子进行交换，从而达到脱盐的目的。

2.阳离子交换树脂：一种化学物质，主要用于制造精糖和高级食用糖浆的提纯。

3.强碱性阴离子交换树脂：按骨架分为“苯乙烯系”和“丙烯酸系”两种，按类型分为“凝胶型”和“大孔型”。按不同粒度范围又分别用于固定床，浮动床，混床等床型中

作业

1.梯度洗脱法：又称为梯度淋洗或程序洗脱。在同一个分析周期中，按一定程度不断改变流动相的浓度配比，称为梯度洗脱。

2.共价作用层析：又称为梯度淋洗或程序洗脱。在同一个分析周期中，按一定程度不断改变流动相的浓度配比，称为梯度洗脱。

3.免疫亲和层析：利用生物体内存在的抗原、抗体之间高度特异性的亲和力进行分离的方法。

亲和层析的应用主要是生物大分子的分离、纯化。下面简单介绍一些亲和层析技

术用于纯化各种生物大分子的情况。

4.层析剂的排阻效应：

主要是根据蛋白质的大小和形状，即蛋白质的质量进行分离和纯化。一种利用带孔凝胶珠作基质，按照分子大小分离蛋白质或其它分子混合物的层析技术。一般是大分子先流出来，小分子后流出来。

5.分配层析：分配色谱系色谱法之一种，利用固定相与流动相之间对待分离组分子溶解度的差异来实现分离。分配色谱的固定相一般为液相的溶剂，依靠图布、键合、吸附等手段分布于色谱柱或者担体表面。分配色谱过程本质上是组分分子在固定相和流动相之间不断达到溶解平衡的过程。

6.离子交换层析：以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。

7.

凝胶过滤：利用某些凝胶对不同组分因分子大小不同而阻滞作用不同的差异而进行分离的一门层析技术，其作用机理类似于筛子，是大分子的蛋白质先被洗脱出来，而后是小分子，故又叫分子筛

制药分离工程复习资料.docx

1、简述分子蒸馅的过程、特点及机理。分子平均自由程、分子蒸馅。设计分子蒸馅的重要数据参数。 答：①分子从液相主体向蒸发表面扩散；②分子在液相表面上的自山蒸发；③分子从蒸发表而向冷凝而飞射；④分子在冷凝面上冷凝。特点：1、普通蒸馆在沸点温度下进行分离, 分了蒸镉可以在任何温度下进行，只要冷热两面间存在着温度差，就能达到分离目的。2、普通蒸懈是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成相平衡状态;而分子蒸饰过程屮, 从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不为其它分子发生碰撞，理论上没有返冋蒸发面的可能性，所以，分子蒸憎过程是不可逆的。3、普通蒸僻有鼓泡、沸腾现象；分子蒸僻过程是液层表面上的自市蒸发，没有鼓泡现象。4、表示普通蒸饰分离能力的分离因索与纽元的蒸汽压之比有关，表示分了蒸镉分离能力的分离因素则与组元的蒸汽压和分了量之比冇关，并可由相对蒸发速度求出。机理：分了蒸憎机理是根据被分离混合物各组分分了平均口由程的差界。蒸发表面?冷凝表面Z间距离小于轻相分子的平均自由程、大于重相分子的平均自由程时，轻相分了在碰撞Z前便冷凝、不会被返回，而重相分了在冷凝Z前便相互碰撞而返回、不发牛冷凝，这样轻相重相便被分离开。分子自由程（1）分子在两次连续碰撞之间所走的路程的平均值叫分子平均自由程。（2）分子蒸懾是一种在髙真空条件下，根据被分离混合物各组分分了平均自由程的差异进行的非平衡蒸惚分离操作。重要参数：分了蒸发速度、蒸汽圧、分解危险度、分离因数。 2、反胶束的形成、萃取及过程 答：表面活性剂溶于非极性的有机溶剂屮，当具浓度超过临界胶束浓度时，在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束，或称反相胶束。在反胶束屮，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的冇机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核。此极性核具冇溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成了“水池”。萃取原理：蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程。即在两相（有机相和水相）界面的表血活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界而形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶朿扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。萃取过程是静电力、疏水力、空间力、亲和力或几种力协同作用的结果, 其小蛋口质与表而活性剂极性头间的静电相互作用是主要推动力。根据所用农面活性剂类型，通过控制水相pH高于或低丁?蛋白质的等电点，达到正萃反萃的F1的。利用表面活性剂在冇机相中形成反胶团，反胶团在冇机相中形成分散的亲水微环境，使一些水溶性生物活性物质，如蛋口质、肽、氨基酸、酶、核酸等溶于其小，这种萃取方法叫反胶团萃取。反胶束萃取是一种特殊方式的萃取操作，是利用反胶束将纟R 分分离的一种分离技术。被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。反胶团萃取蛋白质的“水壳模型”的过程：（1）蛋白质到达界面层，宏观两相（有机相、水相）界面间的表面活性剂层同邻近的蛋白质发生静电作用而变形。（2）蛋白质分子进入反胶团内，两相界面形成包含蛋白质的反胶团。（3）包含有蛋白质的反胶团进入有机相。 3、双水相萃取的性质以及是如何萃取的。 答：特点与技术特征：①体系冇生物的亲和性（生理慕础为水溶液）；②体系能进行萃取性的生物转化；③体系能与细胞相结合，操作既能节省萃取设备和时间，又能避免细胞内陆的损失； ④亲和萃取可大大提高分配系数和萃収专一性；⑤任何两相体系不要求特殊处理就可与后续纯化工艺相链接；⑥开发廉价新型的双水相体系。萃取原理：依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的物性不同时，物质进入双水和系后，由于表曲性质、电荷作用和各种力（如疏水键、氢键和离子键等）的存在和环境因索的影响，使其在上下相中的浓度不同，从而达到萃取的冃的。影响双水相萃取的因素：1、聚合物及其相对的分子量2、系数长度对分配平衡的影响3、离子环境対蛋白质在两和系统中的影响4、体系PH值影响5、温度的影响。双水相体系的形成、双水相体系萃取：两有机物（一般是亲水性高聚物）或有机物与无机盐在水中以适当浓度溶解后，形成互不相溶的两相体系，每相中均含冇大量的水（85?95% ）,此体系叫双水相体系。双水相体系形成后，利用双水相体系进行物质分离的操作叫双水相萃取。被分离物质是蛋白质、酶、核酸、颗

化工分离工程Ⅰ期末复习试试题库及答案

分离工程复习题库 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。 4、精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。

15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示（Ni-Nv-Nc 即设计变量数-独立变 量数-约束关系） 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越咼对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V - SL ）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递）, （通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度 的质量传递或者不同化学位物流的直接混合） 25、通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数）, 为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。 29、分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。 30、回流比是（可调）设计变量。 第二部分选择题 1下列哪一个是速率分离过程（） a. 蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离

《生化分离工程》思考题与答案

第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来，生化分离过程主要包括4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化（提取），常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化（精制），常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50 ％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～ 80 ％；精细、药用产品的比例更高达70 ～90 ％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。

4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？ 它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合， 为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵- 分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中（多数是液相），以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化；②调节悬浮液的pH 值，pH 直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH 可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。

制药分离工程考试题目word版本

制药分离工程考试题 目

精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 制药工业包括：生物制药、化学合成制药、中药制药；生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。原料药的生产包括两个阶段：第一阶段，将基本的原材料通过化学合成、微生物发酵或酶催化反应或提取而获得含有目标药物成分的混合物。第二阶段，常称为生产的下游过程，主要是采用适当的分离技术，将反应产物或中草药粗品中的药物或分纯化成为药品标准的原料药。分离操作通常分为机械分离和传质分离两大类。 萃取属于传质过程 浸取是中药有效成分的提取中最常用的。浸取操作的三种基本形式：单级浸取，多级错流浸取，多级逆流浸取。中药材中所含的成分：①有效成分 ②辅助成分 ③无效成分 ④组织物 浸取的目的：选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。对中药材的浸取过程：湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换。 浸取溶剂选择的原则：①、对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量。②、与溶剂之间有足够大的沸点差，以便于采用蒸馏等方法回收利用。③、溶质在统计中的扩散系数大和粘度小。④、价廉易得，无毒，腐蚀性小。浸取辅助剂的作用：①、提高浸取溶剂的浸取效能。②、增加浸取成分在溶剂中的溶解度。③、增加制品的稳定性。④、除去或减少某些杂质。浸取过程的影响因素：①、药材的粒度。②、浸取的温度。③、溶剂的用量及提取次数。④、浸取的时间。⑤、浓度差。⑥、溶剂的PH 值。⑦、浸取的压力。浸出的方法：浸渍、煎煮、渗漉。超声波协助浸取，基本作用机理：热学机理、机械机理、空化作用。超声波的空化作用：大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏状态时，液体将会被撕裂成很多小的空穴，这些空穴一瞬间闭合，闭合时产生高达几千大气压的瞬间压力，即称为空化效应。微波协助浸取特点：浸取速度快、溶剂消耗量小。局限性：只适用于对热稳定的产物，要求被处理的物料具有良好的吸水性。萃取分离的影响因素：①、随区级的影响与选择原则。②、萃取剂与原溶剂的互溶度。③、萃取剂的物理性质。④、萃取剂的化学性质。破乳的方法：①、顶替法（加入表面活性更强的物质）②、变型法（加入想法的界面活性剂）③、反应法 ④、物理法 超临界流体的主要特征：①、超临界的密度接近于液体。 ②、超临界流体的扩散系数介于气态与液体之间，其粘度接近气体。③、当流体接近临界区时，蒸发热会急剧下降，有利于传热和节能。④、流体在其临界点附近的压力或温度的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。 1二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定： ① 临界温度低（Ｔc ＝31.3℃)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。② 临界压力（7 . 38MPa ）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。③ 具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2 萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。④ SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。 2分子蒸馏过程的特点 分子蒸馏在极高的真空度下进行， 且蒸发面与冷凝面距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的进程中彼此发生碰撞几率小 2分子蒸馏过程中，蒸汽分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能，故分子蒸馏过程为不可逆过程③分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。④分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。 3结晶过程的特点 1) 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。有时用其他方法难以分离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布等)。 3) 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，三废排放少，有利于环境保护。 4) 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 4 降低膜的污染和劣化的方法 1)预处理法 ；有热处理、调节pH 值、加螯合剂(EDTA 等)、氯化、活性炭吸附、化学净化、预微滤和预超滤等。 2)操作方式优化； 膜污染的防治及渗透通量的强化可通过操作方式的优化来实现， 3)膜组件结构优化 ； 膜分离过程设计中，膜组件内流体力学条件的优化，即预先选择料液操作流速和膜渗透通量，并考虑到所需动力，是确定最佳操作条件的关键。膜组件清洗； 膜的清洗方法有水力清洗、机械清洗、化学清洗和电清洗四种。 1电泳是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质中（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等），于电场作用下向其对应得电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。 2超声波的空化效应 当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几千K 的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去，这就是空化效应。 3微波协助浸取的 原理 微波是一种非电离的电磁辐射,被辐射物质的极性分子在微波电磁场中可快速转向并定向排列,由此产生的撕裂和相互摩擦将引起物质发热,即将电能转化为热能,从而产生强烈的热效应。因此，微波加热过程实质上是介质分子获得微波能并转化为热能的过程。 4反胶团萃取的萃取原理： 反胶团萃取的本质仍然是液-液有机溶剂萃取。 反胶团萃取利用表面活性剂在有机溶剂中形成反胶团，从而在有机相中形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中。 5高分子膜制备 L-S 法（相转化法）（1）高分子材料溶于溶剂中并加入添加剂配制成膜液。 （2）成型。（3）膜中的溶剂部分蒸发。（4）膜浸渍在水中。（5）膜的预压处理 6热致相分离法 （1）高分子-稀释剂均相溶液的制备； 稀释剂室温下是固态或液态，常温下与高分子不溶，高温下能与高分子形成均相溶液。（2）将上述溶液制成所需要的形状（3）冷却（4）脱出稀释剂 溶剂萃取或减压蒸馏等方法（5）干燥 7浓差极化：在膜分离操作中，溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。 8凝胶极化：膜表面附近浓度升高，增大膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层的现象。 9反渗透 ：反渗透过程就是在压力的推动下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质分离开来。反渗透现象:若在盐溶液的液面上方施加一个大于渗透压的压力，则水将由盐溶液侧经半透膜向纯水侧流动的现象。 10电渗析：利用待分离分子的荷点性质和分子大小的差别，以外电场电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作. 11离子交换： 能够解离的不溶性固体物质在与溶液中的离子发生离子交换反应。利用离子交换剂与不同离子结合力的强弱，将某些离子从水溶液中分离出来，或者使不同的离子得到分离。 12多效蒸发逆流加料特点：1.前后不能自动流动，需送料泵；2.无自蒸发；3.各效粘度变化不明显；4.适宜于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发，不适用于热敏性物料的蒸发。 13热泵蒸发是指通过对二次蒸气的绝热压缩，以提高蒸气的压力，从而使蒸气的饱和温度有所提高，然后再将其引至加热室用作加热蒸气，以实现二次蒸气的再利用。 14分子蒸馏是一种在高真空条件下进行的非平衡分离的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。分子蒸馏原理 分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的不同来实现组分分离的一种特殊液液分离技术。混合液中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。 15分子蒸馏应满足的两个条件：①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。 16分子蒸馏设备的组成 ： 一套完整的分子蒸馏设备主要由进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成。 17同离子效应：增加溶液中电解质的正离子（或负离子）浓度，会导致电解质溶解度的下降的现象。 18均相初级成核：洁净的过饱和溶液进入介稳区时，还不能自发地产生晶核，只有进入不稳区后，溶液才能自发地产生晶核。这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。 19剪应力成核：当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中的晶体表面时，在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核。 20接触成核：当晶体与其他固体物接触时所产生的晶体表面的碎粒。在过饱和溶液中，晶体只要与固体物进行能量很低的接触，就会产生大量的微粒。 21二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。 二次成核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。

生化分离工程实验试题答案

生化分离 1.动物脏器DNA提取实验中，加入NaCl-SSC缓冲液的原因 答：①形成等渗液②PH中性，维持DNA稳定③抑制DNA酶活 2.动物脏器DNA提取实验中，如何鉴定分析DNA的纯化 答：当A260/A280=→DNA最纯，<混有Pro，>混有RNA，～→较纯 3.DNA提取实验中，加氯仿-异戊醇的作用是什么震荡离心后，分几层每一层的 主要成分是什么 答：使核蛋白质变性、乳化；分三层；上层为DNA和核蛋白的水层，中层为变性蛋白凝胶，下层为氯仿二异戊醇的有机溶剂层。 4.在DNA提取时，RNP（脱氧核糖核蛋白）是如何去除的 答：用氯仿一异戊醇剧烈震荡10min，使其乳化，然后离心除去变性蛋白。 5.茶叶咖啡因提取实验中，加生石灰的作用 答：①吸水②吸收单宁酸③使提取液受热均匀（热缓冲） 6.索氏提取和传统提取有何不同 答：传统提取耗时，效率低。索氏提取利用溶剂回流、虹吸原理，反复多次纯萃取，减短提取时间，节省材料，效率高。 7.茶叶咖啡因提取的原理是什么 答：利用咖啡因易溶于乙醇，易升华等特点，以95%乙醇作溶剂，通过索氏提取、浓缩、焙炒、升华得到纯化咖啡因。 8.离子交换柱层析实验中，离子交换剂为什么要进行预处理 答：①使离子交换剂充分溶胀②酸碱除杂③把活性离子（反离子）转型为clˉ。 9.离子交换柱层析实验中，TCA和丙酮的作用是什么 答：在PH在±时，TCA：使杂质蛋白变性，多得黏蛋白。丙酮：沉淀黏蛋白10.离子交换柱层析实验中，加TCA后，为什么要将PH调 答：①TCA变性能力与PH值密切相关；PH↑，TCA变性能力减弱；PH↓，TCA 变性能力增强 ②当PH在时，黏蛋白是最稳定的，卵清蛋白等杂质蛋白不稳定易沉淀，可得到相对较纯的黏蛋白。 11.离子交换柱层析实验中，为什么要维持PBS的PH在 答：黏蛋白的PI值约，小于，蛋白质带负电，又由于大多杂蛋白PI值约为10，不易于转型的离子交换剂交换而被洗脱时利用交换剂与蛋白结合程度不同而把它们分离开来，达到纯化的目的。 12.请画出离子交换柱层析分离鸡蛋卵黏蛋白的预期实验结果图，并对该图作合 理分析。 答：分析：第一个波峰：稀土ode杂蛋白；第二个波峰：目标蛋白洗脱 13.简述大蒜SOD提取中，SOD活性测定原理。 答：邻苯三酚在碱性条件下自氧化释放O2ˉ，生成有色中间产物，初始阶段中间产物积累在滞留30~45s后，与时间成线性关系（4min内），在420nm有强烈吸光值。当SOD，它催化O2ˉ与H+结合生成O2和H2O2，从而阻止中间产物积累，因此，通过计算可求出SOD酶活。 14.栀子黄色素提取实验中，吸附前为什么滤液PH调制3

生物分离工程期末考试试卷B

试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤

制药分离工程的复习提要

课程名称：制药分离工程 一、考试的总体要求： 全面掌握制药分离工程单元操作的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理选定单元操作和进行相关的设计计算；对制药过程中的某些现象进行分析，并根据具体情况对操作进行优化。具有扎实的专业基础知识、能灵活应用所学知识分析并解决实际问题的能力。 二、考试的内容及比例：（重点部分） （1）制药分离过程（10%） 制药分离过程是制药生产的主要单元操作，掌握制药分离工程单元操作的地位、特征和一般规律，以及制药单元过程设计的内容、特点。主要包括制药分离过程的特点、设计的目的和要求及单元过程的选择依据。 （2）蒸馏与精馏（10%） 正确掌握精馏过程的设计计算方法，能够对给定分离要求的精馏过程进行计算分析，包括蒸馏和精馏的区别、气液平衡、理论板和回流比和精馏过程概念与计算。 （3）萃取和浸取（10%） 掌握单级液液萃取和浸取过程的特征和设计计算方法（物料衡算），能够对萃取过程的萃取剂、萃取相和萃余相进行计算分析。包括三角形相图和杠杆定律、萃取的相平衡关系、单级萃取器的物料衡算、浸取相平衡和单级浸取。 （4）结晶（15%） 掌握结晶过程的原理、相平衡关系以及晶核生程和生长的规律，能够进行结晶器物料衡算和结晶颗粒数的计算。包括结晶-溶解的相平衡曲线及其分区、晶核的生产和晶体的成长、结晶过程的控制手段、间歇结晶器。 （5）吸附和离子交换（15%） 正确掌握吸附和离子交换装置的性能特征及设计方法，能够根据分离要求合理选用吸附剂或离子交换剂，并进行相关的计算分析。包括吸附等温线方程、吸附过程的影响因素、离子交换平衡方程和速度方程、典型吸附剂和离子交换剂。 （6）色谱分离法（15%） 正确掌握色谱分离法的基本原理和有关计算方法，能够根据分离要求选择合适的色谱法种类及进行设计。包括色谱法平衡关系及分配系数、阻滞因数和洗脱容积、色谱法的塔板理论、色谱分离的主要影响因素和应用原则。 （7）膜分离（15%） 掌握膜性能特征的表征参数，能够根据分离要求设计膜分离流程以及合理选用膜组件。包括膜性能的表征参数、浓差极化现象、膜过滤装置的设计方法。 （8）非均一系的分离（10%） 掌握沉降和过滤两类方法的原理和设计计算，能够根据分离要求合理选定分离方式，并进行相关设计。包括重力沉降、离心沉降、过滤器的设计。 三、试卷题型及比例 考试试卷主要包括以下题型：名词解释、计算题、简答题、论述题，各类的比例为名词解释占10%、计算题占10%、简答题占40%、论述题占40%. 四、考试形式及时间 考试形式为笔试。 五、主要参考教材（参考书目） 白鹏等主编，制药分离工程，2002. 吴梧桐主编，生物制药工艺学，中国医药科技出版社，1992

化工分离工程试题答卷及参考答案

MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立

三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。

生化分离工程复习

生化分离工程复习 一、名词解释 1.下游技术:Downstream Processing也称下游工程或下游加工过程，是指对于由生物 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生产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.（1） 2.双水相萃取:当两种聚合物、一种聚合物与一种亲液盐或是两种盐（一种是离散盐且另 一种是亲液盐）在适当的浓度或是在一个特定的温度下相混合在一起时就形成了双水相系统。利用物质形成的双水相系统进行萃取的方法称为双水相萃取。（待定） 3.超临界流体萃取：Supercritical Fluid Extraction (SFE)是将超临界流体作为萃取 溶剂的一种萃取技术，它兼有传统的蒸馏技术和液液萃取技术的特征，超临界流体（SF）是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。 4.反胶团萃取：Reversed Micellar Extraction反胶团萃取利用表面活性剂在有机相中 形成的反胶团（reversed micelles），从而在有机相内形成分散的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中，消除了生物分子，特别是蛋白质类生物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。 反胶团Reversed Micelles是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。是一种自我组织和排列而成的，并具热力学稳定的有序构造。 5.膜组件：膜分离装置的核心部分，指膜的规则排列（188） 6.超滤：（Ultrafiltration ,UF）凡是能截留相对分子质量在500以上的高分 子的膜分离过程。（192） 7.反渗透：（RO或HF）在渗透实验装置的膜两侧造成一个压力差，并使其大于 渗透压，就会发生溶剂倒流，使得浓度较高的溶液进一步浓缩的现象。（171）8.微孔过滤：(Microfiltration,MF)主要用于分离流体中尺寸为0.1～10μm的 微生物和微粒子，以达到净化、分离和浓缩的目的。 9.Concentration polarization：浓差极化，是指当溶剂透过膜，而溶质留在 膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中。（177） 10.纳米过滤：（Nanofiltration,NF）介于超滤和反渗透之间，以压力差为推动 力，从溶液中分离出300～1000相对分子质量物质的膜分离过程。（195）11.色谱分离：（Chromatographic Resolution,CR）也称为色层分离或层析分离， 在分析检测中常称色谱分析（Chromatographic Analysis,CA）,是一种物理分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质（如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等）的差别，使各组分以不同程度分布在两相中。各组分以不同速率移动时，使物质分离。（252） 12.分配色谱：（Distribution chromatography）是；利用混合物中各组分在两 种互不相容的溶剂中的分配系数不同而得以分离，其过程相当于连续性的溶剂抽提。（264） 13.阻滞因素，阻滞因数：也称比移值，指溶质在色谱柱（纸、板）中的移动速 度与流动相移动速度之比，以R f 表示，因而也称为R f 值。（265）

分离工程期末A卷试题答案

2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准 二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 ' 1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，下降 （B ）y 2下降，上升 （C ）y 2上升，不变 （D ）y 2上升，变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （A ）难吸收的组分 （B ）较轻组份 （C ）挥发能力大的组分 （D ）吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂 （ A ） (A) 始终优先吸附一个组分的曲线 (B) 溶质和溶剂吸附量相当的情况 (C) 溶质先吸附，溶剂后吸附 (D) 溶剂先吸附，溶质后吸附

制药分离工程思考题和练习题答案概要

1-2分别给岀生物制药、化学制药以及中药制药的含义。 生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。 化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成）；或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。 中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成（如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等）和加工制成（如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近 年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等）。 1-5试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。 1-10试按照过程放大从易到难的顺序，列岀常用的8种分离技术。 1-11结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？ 1-12吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种 2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。 ①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中 ②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力 ③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散 2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。 ①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量 ②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用 ③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小 ④价廉易得，无毒，腐蚀性小 生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%?70时，适合浸取生物碱、 苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。蒽醌类化合物。 2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。浸取工艺： 单级浸取工艺。单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸岀时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。 单级回流浸取工艺。又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。 单级循环浸渍浸取工艺。有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。 多级浸取工艺。 半逆流多级浸取工艺。保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。 连续逆流浸取工艺。浸岀率高，浸岀液浓度也高，消耗的热能少，浸岀速度快。 2-7影响浸取的主要因素有哪些。（1 ）浸取溶剂选择和辅助剂的添加

(完整版)化工分离工程0708期末试题A答案

2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准

2007—2008学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准 注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。 院系:化学化工学院 专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 三、判断题（本大题14分，每小题2分，对的打√，错的打×） 1、对拉乌尔定律有偏差的物系一定是恒沸体系。…………………………………………（×） 2、绝热闪蒸过程，节流后的温度降低。…………………………………………………（√ ） 3、若组成为 i z的物系，1 > ∑K X i i ，且1 /> ∑ i i k y，其相态为气液两相。………………（√ ） 4、在精馏操作中回流比是可调设计变量。………………………………………………（√ ） 5、在萃取精馏操作中，液相流率总是大于气相流率。……………………………………（×） 6、在萃取精馏中所选的萃取剂使p1A值越大，溶剂的选择性越大。……………………（√ ） 7、吸收中吸收因子小的组分是易于吸收组分。…………………………………………（×） 四、分析题（本大题10分，每小题5分） 1、分析下图的点E，D，C三点表观吸附量为什么等于零？曲线CD及DE说明了溶质优先被吸附还是溶剂优先被吸附？为什么？ 2、预将甲苯-烷烃二元恒沸物进行分离，现以甲醇为恒沸剂分离甲苯-烷烃的流程如图，分析各塔物流，并将恒沸精馏塔和脱甲醇塔分离过程用三角相图表示出来。 答：C，E点为纯溶液，所以吸附前后无浓 度变化，表观吸附量为零。D点，按溶液配比吸 附，所以吸附前后也无浓度变化，表观吸附量为 零。曲线CD说明了溶质优先被吸附，曲线DE 说明了溶剂优先被吸附。 答：分析可知： 恒沸精馏塔：由于恒沸剂加入过量，塔底为甲醇 －甲苯的混合物，塔顶烷烃-甲醇的 二元恒沸物。 脱甲醇塔：塔底为甲苯，塔顶为甲苯-甲醇的二元 恒沸物。 萃取塔：塔底为甲醇水溶液，塔顶为烷烃。 脱水塔：塔底为水，塔顶为甲醇。 相图如下： 3

分离工程期末习题

一、填空题（每空2分，共30分） 1．相对挥发度依次降低顺序排列的混合物ABCDEFG分离，要求馏出液中D组 分的浓度≤2.5mol%，釜液中C组分的浓度≤5.0mol%，则轻关键组分 是，重关键组分是。假定为清晰分割，则馏出液中的组分 为 ,釜液中的组分为。 2．利用状态方程法计算汽液相平衡常数K i的公式为；活度系数法 计算汽液相平衡常数的通式是，当汽相为理想气体，液相 为非理想溶液时，活度系数法计算汽液相平衡常数的通式简化 为。 3．萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点： 和，当原有两组分的沸点接近，非理想性不大时，加入溶剂主要目 的是。 4．多组分多级分离严格计算平衡级的理论模型，简称为 方程，分别是、、和 方程。 二、选择题（每题1分，共10分） 1．按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即速率分离过程和（ C ）两大类。 A．机械分离；B．膜分离；C．平衡分离。 2．在多组分精馏中，最小回流比下由于非关键组分的存在使塔中出现（ C ）个恒浓区。 A．3； B．2； C．1； D．4。 3.在化工生产中常常会遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近于1或形成共沸 物的系统，如向这种溶液中加入一种新组分，该新组分和被分离系统中的一 个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出，这种特殊精馏称为（ D ）。 A.热泵精馏；B．萃取精馏； C．普通精馏；D．共沸精馏。 4．多组分吸收和精馏同属于传质过程，多组分吸收过程中，对操作起关键作用的关键组分有（ C ）个。 A．2； B．3； C．1； D．0。 5．萃取塔内两相之间的相际传质面积愈大，传质效率（ B ）。 A．愈大； B．愈小； C．不变； D．先增大后减小。 6．在给定温度下进行闪蒸计算时，先需核实闪蒸问题是否成立，可采用泡点方 第 1 页共3 页