天津大学现代化功与高新技术课件第7章第8章

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1、第七章精细化工第七章精细化工精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料传统精细化工传统精细化工新型精细化工新型精细化工精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料 精细化工品（即精细化学品）是指那些具精细化工品（即精细化学品）是指那些具有特定的应用功能，技术密集，商品性强，有特定的应用功能，技术密集，商品性强，产品附加值较高的化工产品。产品附加值较高的化工产品。生产精细化学品的工业，通称精细化学工生产精细化学品的工业，通称精细化学工业，简称精细化工。业，简称精细化工。精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料（1 1）农药（）农药（2 2）染料（）染料（3 3）涂料

2、（包括油漆和）涂料（包括油漆和油墨）（油墨）（4 4）颜料（）颜料（5 5）试剂和高纯物质（）试剂和高纯物质（6 6）信息用化学品（包括感光材料、磁性材料信息用化学品（包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品）（等能接受电磁波的化学品）（7 7）食品和饲）食品和饲料添加剂（料添加剂（8 8）粘合剂（）粘合剂（9 9）催化剂和各种）催化剂和各种助剂（助剂（1010）（化工系统生产的）化学药品）（化工系统生产的）化学药品（原料药）和日用化学品（原料药）和日用化学品（1111）高分子聚）高分子聚合物中的功能高分子材料（包括功能膜，合物中的功能高分子材料（包括功能膜，偏光材料等）。偏光材料等）。精

3、细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料 日本在日本在19651965年发表，精细化工仅分为年发表，精细化工仅分为1717个门类，个门类，到了到了19811981年出版的年出版的精细化工年鉴精细化工年鉴中提出了精细中提出了精细化工产品的内容共涉及化工产品的内容共涉及3434个门类，它们是医药、兽个门类，它们是医药、兽药、染料、涂料、有机颜料、油墨、催化剂、试剂、药、染料、涂料、有机颜料、油墨、催化剂、试剂、香料、粘合剂、表面活性剂、化妆品、感光材料、香料、粘合剂、表面活性剂、化妆品、感光材料、橡胶助剂、增塑剂、稳定剂、塑料添加剂、石油添橡胶助剂、增塑剂、稳定剂、塑料添加剂、石油添加剂

4、、饲料添加剂、食品添加剂、高分子凝聚剂、加剂、饲料添加剂、食品添加剂、高分子凝聚剂、工业杀菌防霉剂、芳香防臭剂、纸浆及纸化学品、工业杀菌防霉剂、芳香防臭剂、纸浆及纸化学品、汽车化学品、脂肪酸及其衍生物、稀土金属化合物、汽车化学品、脂肪酸及其衍生物、稀土金属化合物、电子材料、精细陶瓷、功能树脂、生命体化学品和电子材料、精细陶瓷、功能树脂、生命体化学品和化学促进生命物质等。化学促进生命物质等。精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料 溶剂与通用中间体，医药，农药，染料及中间溶剂与通用中间体，医药，农药，染料及中间体，香料及香精，化妆品，芳香防臭剂，食品添加体，香料及香精，化妆品，芳香防

5、臭剂，食品添加剂，兽药及饲料添加剂，保健食品，高分子絮凝剂，剂，兽药及饲料添加剂，保健食品，高分子絮凝剂，涂料，油墨，胶粘剂，脂肪酸，肥皂，表面活性剂，涂料，油墨，胶粘剂，脂肪酸，肥皂，表面活性剂，合成洗涤剂，塑料稳定剂，橡胶添加剂，燃料油添合成洗涤剂，塑料稳定剂，橡胶添加剂，燃料油添加剂，润滑剂及其添加剂，纤维用化学品，皮革用加剂，润滑剂及其添加剂，纤维用化学品，皮革用化学品，造纸用化学品，汽车用化学品，功能高分化学品，造纸用化学品，汽车用化学品，功能高分子，生物工程酶制剂，成像材料，催化剂，合成沸子，生物工程酶制剂，成像材料，催化剂，合成沸石分子筛，稀有气体，稀有金属，储氢合金，非晶石分子

6、筛，稀有气体，稀有金属，储氢合金，非晶态合金，精细陶瓷，无机纤维，碳黑，颜料，试剂，态合金，精细陶瓷，无机纤维，碳黑，颜料，试剂，火药及推进剂，金属表面处理剂，工业用杀菌防霉火药及推进剂，金属表面处理剂，工业用杀菌防霉剂，混凝土外加剂，水处理剂，电子工业用化学品，剂，混凝土外加剂，水处理剂，电子工业用化学品，纳米材料，现代中药技术。纳米材料，现代中药技术。精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料精细化工品的特点精细化工品的特点 ：技术密集度高，精细化工产品的开发涉及到各种技术密集度高，精细化工产品的开发涉及到各种化学、物理、生理、技术、经济等诸多方面的学化学、物理、生理、技术、经济

7、等诸多方面的学科，因此，必然集中了这些学科的各种技术。科，因此，必然集中了这些学科的各种技术。多品种，小批量，产品周期短，更新换代快。多品种，小批量，产品周期短，更新换代快。生产流程复杂，设备投资大，多采用间歇式生产生产流程复杂，设备投资大，多采用间歇式生产工艺，具有技术垄断性强，销售利润高，附加值工艺，具有技术垄断性强，销售利润高，附加值高的特点。高的特点。商品性强，市场竞争激烈。商品性强，市场竞争激烈。精细化工的分类、特点及原料精细化工的分类、特点及原料精细化工品的原料精细化工品的原料 ：煤、石油、天然气和农副产品。煤、石油、天然气和农副产品。传统精细化工传统精细化工染料染料：染料是能将纤

8、维或其他被染物染成其他染料是能将纤维或其他被染物染成其他颜色的有机化合物。染料分子中常含有发色颜色的有机化合物。染料分子中常含有发色团（如：偶氮基、硝基、羰基等）和助色团团（如：偶氮基、硝基、羰基等）和助色团（如：氨基、羟基、甲基、磺酸基等），当（如：氨基、羟基、甲基、磺酸基等），当光线射入后发生选择性吸收，并发射一定波光线射入后发生选择性吸收，并发射一定波长的光线，从而显示出颜色。有些基团还能长的光线，从而显示出颜色。有些基团还能与纤维起到化学结合的作用，增加染料与纤与纤维起到化学结合的作用，增加染料与纤维的结合能力。维的结合能力。染料染料 染料分类方法：染料分类方法：按反应方法和应用性能的

9、共性，分为还原按反应方法和应用性能的共性，分为还原染料、活性染料、酸性染料、碱性染料、染料、活性染料、酸性染料、碱性染料、直线染料、硫化染料、冰染染料等几大类直线染料、硫化染料、冰染染料等几大类 根据染料分子中所含基本结构或基团分类，根据染料分子中所含基本结构或基团分类，有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑染料、三芳甲烷染料、甲川染料等。染料、三芳甲烷染料、甲川染料等。染料染料染料生产举例：涂料涂料 涂料是一种流动状态或粉末状态的有机物质，将涂料是一种流动状态或粉末状态的有机物质，将它涂覆在物质的表面，可以得到一层致密坚韧的它涂覆在物质的表面，可以得到一层致

10、密坚韧的涂膜，对材料起到装饰和保护等作用。涂膜，对材料起到装饰和保护等作用。如果按剂型分类，重要的涂料有溶剂性涂料和水如果按剂型分类，重要的涂料有溶剂性涂料和水溶性涂料。涂料如果按成膜物质分类，可以分为溶性涂料。涂料如果按成膜物质分类，可以分为天然树脂涂料和合成树脂涂料两大类。天然树脂涂料和合成树脂涂料两大类。涂料涂料举例：双酚举例：双酚A A树脂树脂 、环氧氯丙烷、环氧氯丙烷 CH2CHOCH2OCCH3CH3OCH2CHOHnOCH2CCH3CH3OCH2CHOCH2香料及香精香料及香精 香料是能够散发香味的挥发性物质。香精香料是能够散发香味的挥发性物质。香精是由几种或若干种香料按一定的香

11、型调制是由几种或若干种香料按一定的香型调制而成的香料混合物。而成的香料混合物。香料包括天然香料和合成香料。天然香料香料包括天然香料和合成香料。天然香料一方面广泛分布于植物中，如香花、香叶、一方面广泛分布于植物中，如香花、香叶、香木中，称为植物香料。香料也存在于动香木中，称为植物香料。香料也存在于动物的腺囊中，如麝香、灵猫香、龙涎香、物的腺囊中，如麝香、灵猫香、龙涎香、海狸香，称为动物香料。海狸香，称为动物香料。香料及香精香料及香精香料的化学结构、官能团的特征分类香料的化学结构、官能团的特征分类 ：醇类香料：主要是脂肪醇、萜类醇和芳香醇醇类香料：主要是脂肪醇、萜类醇和芳香醇三大类三大类 羟酸类香

12、料：大部分羟酸类化合物并不具备羟酸类香料：大部分羟酸类化合物并不具备宜人的芳香。它们在香精的作用一般起辅助宜人的芳香。它们在香精的作用一般起辅助剂或定香剂的作用。剂或定香剂的作用。酯类香料：脂肪酸酯、芳香酸酯两类，大多酯类香料：脂肪酸酯、芳香酸酯两类，大多数具有宜人的香气，它们大多具有花香或果数具有宜人的香气，它们大多具有花香或果香香气。香香气。醛类香料：主要是脂肪醛、萜类醛和芳香醛类香料：主要是脂肪醛、萜类醛和芳香醛三大类。醛三大类。C C8 8-C-C1212的脂肪醛透发性比较好，的脂肪醛透发性比较好，它们在日用香精中起定香剂的作用它们在日用香精中起定香剂的作用 酮类香料：脂环族、萜烯酮、

13、大环酮三类酮类香料：脂环族、萜烯酮、大环酮三类 酚类和醚类香料酚类和醚类香料 麝香类香料麝香类香料 烃类烃类新型的精细化工新型的精细化工 电子化学品：指为电子工业配套而采用化电子化学品：指为电子工业配套而采用化学工业的生产技术得到有特定功能的产品，学工业的生产技术得到有特定功能的产品，其品种非常繁多，从功能上讲可分为绝缘材其品种非常繁多，从功能上讲可分为绝缘材料、电阻材料、半导体材料、导电材料、发料、电阻材料、半导体材料、导电材料、发热材料、磁性材料、传感材料等。从应用领热材料、磁性材料、传感材料等。从应用领域上讲，主要应用在集成电路和分立器件、域上讲，主要应用在集成电路和分立器件、彩电配套、

14、印刷线路版生产、液晶显示器件彩电配套、印刷线路版生产、液晶显示器件等领域。就材料种类来分类，大致分为三大等领域。就材料种类来分类，大致分为三大类，即金属材料、陶瓷材料和有机高分子材类，即金属材料、陶瓷材料和有机高分子材料。料。电子化学品电子化学品绝缘材料绝缘材料 ：绝缘材料广泛地应用于电机、电：绝缘材料广泛地应用于电机、电力工业，随着电机和电力设备向着大容量、力工业，随着电机和电力设备向着大容量、高电压、小型轻量化的方向发展，对绝缘高电压、小型轻量化的方向发展，对绝缘材料的性能的要求也显著提高，绝缘材料材料的性能的要求也显著提高，绝缘材料不断出现新品种。不断出现新品种。液晶：具有液体的流动性，

15、又具有晶体的性液晶：具有液体的流动性，又具有晶体的性质，当温度增高到某一点时，即从浑浊的质，当温度增高到某一点时，即从浑浊的流体转变为澄清流体。流体转变为澄清流体。电子化学品电子化学品磁记录材料：是通过电磁转换把信息记录到磁记录材料：是通过电磁转换把信息记录到磁记录材料上磁记录材料上 ，并通过磁电转换又把信息，并通过磁电转换又把信息从记录材料上从记录材料上“读出读出”。第八章生物化工第八章生物化工生物化工的概括生物化工的概括 生物化工的应用领域生物化工的应用领域生物化工技术生物化工技术生物化工生产化工产品举例生物化工生产化工产品举例生物化工概括生物化工概括生物化工的定义：生物化工的定义：生物技

16、术是在生物学、分子生物学、细胞生物生物技术是在生物学、分子生物学、细胞生物学和生物化学等基础上发展起来的，是由基因工程、学和生物化学等基础上发展起来的，是由基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术组成的细胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术组成的新技术群。生物化工是生物学技术和化学工程技术新技术群。生物化工是生物学技术和化学工程技术相互融合的新型学科，它以生物来源的物质为原料，相互融合的新型学科，它以生物来源的物质为原料，通过生物活性物质为催化剂使其转化，或用其他生通过生物活性物质为催化剂使其转化，或用其他生物技术进行制备、纯化，从而得到我们预期的产品。物技术进行制备、纯化，从而得到我

17、们预期的产品。生物化工包含生物化学工程和生物化学工业，是生生物化工包含生物化学工程和生物化学工业，是生物技术产业化的关键，又是化学工程发展的前沿学物技术产业化的关键，又是化学工程发展的前沿学科。科。生物化工概括生物化工概括生物化工特点：生物化工特点：以生物为对象，常以有生命的活细胞或酶为催化剂，以生物为对象，常以有生命的活细胞或酶为催化剂，创造必要的生化反应条件，不依靠地球上的有限资源，创造必要的生化反应条件，不依靠地球上的有限资源，着眼于再生资源的利用。着眼于再生资源的利用。由于细菌不耐高温，需在常温常压下连续化生产，工由于细菌不耐高温，需在常温常压下连续化生产，工艺简单，并可节约能源，减少

18、环境污染。艺简单，并可节约能源，减少环境污染。定向地按人们的需要创造新物种、新产品和有经济价定向地按人们的需要创造新物种、新产品和有经济价值的生命类物质，开辟了生产高纯度、优质、安全可值的生命类物质，开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径。靠的生物制品的新途径。生物化工为生物技术提供了高效率的反应器、新型分生物化工为生物技术提供了高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术，扩大了生物技离介质、工艺控制技术和后处理技术，扩大了生物技术的应用范围。但是由于生化反应机理的复杂性，也术的应用范围。但是由于生化反应机理的复杂性，也给反应和分离设备的设计带来了较大的困难。给反应和分

19、离设备的设计带来了较大的困难。生物化工的应用领域生物化工的应用领域现代生物制药现代生物制药 把生物工程技术应用到药物制造的过程称之把生物工程技术应用到药物制造的过程称之为生物制药。生物药品是以微生物、寄生虫、动为生物制药。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为原材料，采用生物学工艺和物毒素、生物组织为原材料，采用生物学工艺和分离、纯化技术，并以生物学的分析技术控制中分离、纯化技术，并以生物学的分析技术控制中间产物和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌间产物和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞

20、因子、抗原、单克隆抗体及基因工疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品等。程产品等。生物化工的应用领域生物化工的应用领域 其中最主要的是基因工程法，即利用克隆技术其中最主要的是基因工程法，即利用克隆技术和组织的培养技术，对和组织的培养技术，对DNADNA进行切割、插入、连接进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物制药产品。目前，生物制和重组，从而获得生物制药产品。目前，生物制药产品主要包括三大类：基因工程药物、生物疫药产品主要包括三大类：基因工程药物、生物疫苗、和生物诊断试剂。这些药品在诊断、预防、苗、和生物诊断试剂。这些药品在诊断、预防、控制及消灭传染病，保护人类健康，延长寿命中控制

21、及消灭传染病，保护人类健康，延长寿命中发挥着越来越重要的作用。生物技术药物已广泛发挥着越来越重要的作用。生物技术药物已广泛用于治疗癌症，爱滋病、贫血、发育不良、糖尿用于治疗癌症，爱滋病、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、囊性纤维变化和一些罕见的遗传病、心力衰竭、囊性纤维变化和一些罕见的遗传性疾病。性疾病。生物化工的应用领域生物化工的应用领域 我国生产的生物药品主要是基因乙肝我国生产的生物药品主要是基因乙肝疫苗、干扰素、白细胞介素疫苗、干扰素、白细胞介素-2-2、增白细胞、增白细胞、重组链激酶、重组表皮生长因子等重组链激酶、重组表皮生长因子等1515种基种基因工程药物，已进入市场。重组凝乳酶等因

22、工程药物，已进入市场。重组凝乳酶等4040多种基因工程新药正在进行研究。单克多种基因工程新药正在进行研究。单克隆抗体的研制已由实验进入临床，隆抗体的研制已由实验进入临床，B B型血友型血友病基因治疗初步获得临床疗效，组织溶纤病基因治疗初步获得临床疗效，组织溶纤原激活剂、白介素原激活剂、白介素-3-3、重组人工胰岛素、重组人工胰岛素、尿激酶等十几种多肽药品在临床实验中。尿激酶等十几种多肽药品在临床实验中。农业生物技术与生物农药农业生物技术与生物农药 我国的两系法杂交水稻育种研究已深入我国的两系法杂交水稻育种研究已深入到基因层的研究，跃居世界领先水平。在到基因层的研究，跃居世界领先水平。在水稻无融

23、合生殖育种新技术研究上取得了水稻无融合生殖育种新技术研究上取得了重大突破，成功地培育出无融合杂交水稻。重大突破，成功地培育出无融合杂交水稻。经过数千亩大田的试验示范，表现出丰产、经过数千亩大田的试验示范，表现出丰产、米质量佳、抗性强、适应性广等优点，克米质量佳、抗性强、适应性广等优点，克服了杂交水稻需要年年制种和杂种只能用服了杂交水稻需要年年制种和杂种只能用一次的缺点，为水稻育种开辟了新途径。一次的缺点，为水稻育种开辟了新途径。农业生物技术与生物农药农业生物技术与生物农药 我国进行了动物胚胎的工程研究，掌握我国进行了动物胚胎的工程研究，掌握了实用化的胚胎分割和移植技术，获得了了实用化的胚胎分割

24、和移植技术，获得了一批胚胎移植良种牛，并已建立了良种奶一批胚胎移植良种牛，并已建立了良种奶牛的胚胎移植和繁殖中心。在动物细胞工牛的胚胎移植和繁殖中心。在动物细胞工程研究上，也已成功地选育出程研究上，也已成功地选育出“四倍体复四倍体复合银鲫鱼合银鲫鱼”和和“人工复合三倍体鲤鱼人工复合三倍体鲤鱼”，经大面积饲养试验，显示了快速生长的特经大面积饲养试验，显示了快速生长的特性。性。农业生物技术与生物农药农业生物技术与生物农药 我国在抗病抗虫方面的转基因植物的研我国在抗病抗虫方面的转基因植物的研究取得了实质性进展。目前已经获得了抗究取得了实质性进展。目前已经获得了抗病毒的转基因烟草、番茄、马铃薯、小麦、

25、病毒的转基因烟草、番茄、马铃薯、小麦、玉米等植物，并成功地竟苏云金芽抱杆菌玉米等植物，并成功地竟苏云金芽抱杆菌杀虫基因导入棉花和水稻种，获得了抗虫杀虫基因导入棉花和水稻种，获得了抗虫棉和抗虫水稻。抗烟草花叶病毒、黄瓜花棉和抗虫水稻。抗烟草花叶病毒、黄瓜花叶病毒的转基因烟草，在大田试验表现了叶病毒的转基因烟草，在大田试验表现了较强的抗病性。较强的抗病性。农业生物技术与生物农药农业生物技术与生物农药 生物农药是利用微生物本身或代谢物防生物农药是利用微生物本身或代谢物防治虫、草等的制剂。包括农用抗生素、细治虫、草等的制剂。包括农用抗生素、细菌农药、真菌农药和病毒农药，具有选择菌农药、真菌农药和病毒农

26、药，具有选择性高、易于降解、用量少、污染小、对人性高、易于降解、用量少、污染小、对人畜毒性小、保护环境、病虫害不易产生抗畜毒性小、保护环境、病虫害不易产生抗性等优点。因而发展生物农药，减少化学性等优点。因而发展生物农药，减少化学合成农药的使用，已成为全球农药产业发合成农药的使用，已成为全球农药产业发展的新趋势。展的新趋势。精细化工中的生物技术精细化工中的生物技术 生物有机酸的应用生物有机酸的应用 采用发酵法生产的有机酸已在食品、医药、采用发酵法生产的有机酸已在食品、医药、塑料、香料等行业得到应用。下面以柠檬酸、塑料、香料等行业得到应用。下面以柠檬酸、L-L-苹果酸、衣康酸和葡萄糖酸为例说明其用

27、途。柠苹果酸、衣康酸和葡萄糖酸为例说明其用途。柠檬酸用途很广，其中用于食品和饮料行业的为檬酸用途很广，其中用于食品和饮料行业的为50%50%，医药行业为医药行业为20%20%，化学工业为，化学工业为20%20%，化妆品为，化妆品为2%2%，其他其他8%8%。柠檬酸是我国最大的出口发酵产品。柠檬酸是我国最大的出口发酵产品。L-L-苹果酸主要用于食品业、保健品、化妆品及饮料苹果酸主要用于食品业、保健品、化妆品及饮料的酸味剂和防腐剂。由于调味效果优于柠檬酸，的酸味剂和防腐剂。由于调味效果优于柠檬酸，在国内、外具有很大的市场潜力。在国内、外具有很大的市场潜力。精细化工中的生物技术精细化工中的生物技术酶

28、制剂的应用酶制剂的应用 酶是细胞原生质合成的一种高活性的生酶是细胞原生质合成的一种高活性的生物催化剂，由许多氨基酸组成，其催化性能具有物催化剂，由许多氨基酸组成，其催化性能具有高效和专一性。酶普遍存在于动物、植物、微生高效和专一性。酶普遍存在于动物、植物、微生物中，通过采取适当的理化方法，将酶从生物组物中，通过采取适当的理化方法，将酶从生物组织或细胞以及发酵液中提取出来，加工成具有一织或细胞以及发酵液中提取出来，加工成具有一定纯度标准的生化制品，成为酶制剂。酶制剂主定纯度标准的生化制品，成为酶制剂。酶制剂主要有要有-（-）淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素）淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶、碱性蛋白酶

29、和中性蛋白酶等。在洗涤行业、酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶等。在洗涤行业、食品加工、医疗保健、酿造业、饲料工业、纺织食品加工、医疗保健、酿造业、饲料工业、纺织业及造纸、采油等行业均有广泛的用途。业及造纸、采油等行业均有广泛的用途。生物石油化工生物石油化工 石油微生物炼制石油微生物炼制 石油脱蜡：利用解脂假丝酵母、拟圆酵母、粉孢霉菌、石油脱蜡：利用解脂假丝酵母、拟圆酵母、粉孢霉菌、诺卡氏菌等进行发酵法脱蜡可出去石油及其馏分产物诺卡氏菌等进行发酵法脱蜡可出去石油及其馏分产物的蜡质，获得高质量、低凝固点的航空汽油、高级柴的蜡质，获得高质量、低凝固点的航空汽油、高级柴油、变压器油和多种机油。发酵脱蜡具有设

30、备简单、油、变压器油和多种机油。发酵脱蜡具有设备简单、脱蜡深度大、得到菌体蛋白等优点，且生产成本低、脱蜡深度大、得到菌体蛋白等优点，且生产成本低、能耗低，产品质量稳定。能耗低，产品质量稳定。石油脱硫：许多地区的原油中含硫量高，这些硫化物石油脱硫：许多地区的原油中含硫量高，这些硫化物腐蚀设备，影响产品质量，而且石油产品燃烧时，还腐蚀设备，影响产品质量，而且石油产品燃烧时，还生成生成SOSOX X 污染环境，因此石油脱硫十分重要。如用氧污染环境，因此石油脱硫十分重要。如用氧化硫杆菌、排硫杆菌把有机硫化物分解成等化硫杆菌、排硫杆菌把有机硫化物分解成等H H2 2S S、-SOSO4 4-2-2无机硫

31、，以除去石油中的硫，使油的质量大大提无机硫，以除去石油中的硫，使油的质量大大提高，并且不需要高温高压生产的反应条件。高，并且不需要高温高压生产的反应条件。生物石油化工生物石油化工 石油脱氮：利用土壤中培养出的微生物，石油脱氮：利用土壤中培养出的微生物，通过环羟基化和断裂机理，使吡啶降解成通过环羟基化和断裂机理，使吡啶降解成NHNH3 3、COCO2 2和和H H2 2O O。这些微生物能对含氮杂环。这些微生物能对含氮杂环化合物分子的氧化有专一性，并能把油中化合物分子的氧化有专一性，并能把油中的含氮杂环化合物氧化。的含氮杂环化合物氧化。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 工业用微生

32、物的培养工业用微生物的培养:细菌细菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌等不生孢子醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌等不生孢子的需氧菌。的需氧菌。乳杆菌属的德氏乳杆菌；链球菌属；片球菌属、串乳杆菌属的德氏乳杆菌；链球菌属；片球菌属、串珠菌属等。珠菌属等。芽孢杆菌属的枯草杆菌是本属最主要的菌种。芽孢杆菌属的枯草杆菌是本属最主要的菌种。梭菌属的丙酮丁醇梭菌，可生产丙酮和丁醇，是工梭菌属的丙酮丁醇梭菌，可生产丙酮和丁醇，是工业发酵的重要菌种。业发酵的重要菌种。大肠杆菌和产气气杆菌为革兰氏阴性、无孢子的杆大肠杆菌和产气气杆菌为革兰氏阴性、无孢子的杆菌，在动物肠中形成细菌群。近年来，利用大肠杆菌，在动物

33、肠中形成细菌群。近年来，利用大肠杆菌作为基因克隆的受体是比较普遍的。菌作为基因克隆的受体是比较普遍的。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 放线菌放线菌 链霉菌属包括金霉素、氯霉素、卡那霉素、红霉链霉菌属包括金霉素、氯霉素、卡那霉素、红霉素等，这些链霉菌可以生产葡萄糖异构酶，是很好素等，这些链霉菌可以生产葡萄糖异构酶，是很好的葡萄糖异构酶产生菌。的葡萄糖异构酶产生菌。霉菌霉菌 工业上最常用的霉菌以曲霉菌和青霉菌为主，根工业上最常用的霉菌以曲霉菌和青霉菌为主，根霉属和红曲霉属也较常用。如曲霉属中的黑曲霉可霉属和红曲霉属也较常用。如曲霉属中的黑曲霉可以产生酸性蛋白酶，它的变异株可以产生

34、柠檬酸、以产生酸性蛋白酶，它的变异株可以产生柠檬酸、葡萄糖酸、草酸等，变异株生产的糖化酶，被酿酒葡萄糖酸、草酸等，变异株生产的糖化酶，被酿酒及酒精制造业广泛采用，是工业发酵的重要菌种。及酒精制造业广泛采用，是工业发酵的重要菌种。酵母酵母 酵母有酵母属、裂殖酵母属、假丝酵母属、毕赤酵母有酵母属、裂殖酵母属、假丝酵母属、毕赤酵母属和汉逊酵母属。如酵母属中最常用的酿酒酵酵母属和汉逊酵母属。如酵母属中最常用的酿酒酵母，用于酿造啤酒、酒类和酒精等。母，用于酿造啤酒、酒类和酒精等。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术微生物的培养方法微生物的培养方法 培养基的组成培养基的组成 培养基一般由碳源、

35、氮源、无机盐和微培养基一般由碳源、氮源、无机盐和微量生长因子等组成。碳源一般是蔗糖、葡量生长因子等组成。碳源一般是蔗糖、葡萄糖等。工业上常用淀粉水解液和糖蜜等。萄糖等。工业上常用淀粉水解液和糖蜜等。氮源有硫酸铵、尿素、豆饼水解液等。无氮源有硫酸铵、尿素、豆饼水解液等。无机盐有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、七水硫机盐有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、七水硫酸镁等。微量生长因子有生物素、硫铵素酸镁等。微量生长因子有生物素、硫铵素等。酵母和霉菌用培养基以曲汁或麦芽汁等。酵母和霉菌用培养基以曲汁或麦芽汁最常用。最常用。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 培养方法培养方法 培养方法按培养基的培养过程分为

36、国体培养和培养方法按培养基的培养过程分为国体培养和液体培养。，按操作方式分为分批培养、连续培液体培养。，按操作方式分为分批培养、连续培养和半连续培养，按是否需要氧气可分为需氧培养和半连续培养，按是否需要氧气可分为需氧培养和厌氧培养，需氧培养用设备又分为浅盘培养、养和厌氧培养，需氧培养用设备又分为浅盘培养、厚层通风培养和液体通风深层培养。厚层通风培养和液体通风深层培养。培养条件：培养条件：培养条件主要由糖浓度、温度、培养条件主要由糖浓度、温度、PHPH值、氧气、氮源值、氧气、氮源和微量因子决定。和微量因子决定。培养基糖浓度一般为含葡萄糖培养基糖浓度一般为含葡萄糖10%-15%10%-15%。温度

37、一般为温度一般为30-3330-33，高于，高于3333应进行冷却。应进行冷却。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术酵母菌最适宜的酵母菌最适宜的PHPH值为值为4-64-6，细菌为，细菌为6-7.56-7.5。对于氧气，微生物有需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧对于氧气，微生物有需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌三种。如酵母菌的生长需要足够的氧气，而当菌三种。如酵母菌的生长需要足够的氧气，而当产生酒精时，则无需氧气。产生酒精时，则无需氧气。氮源，一般使用尿素流加法，使培养液维持恒定氮源，一般使用尿素流加法，使培养液维持恒定的的PHPH值，同时又可供给氮源。值，同时又可供给氮源。微量因子是指维生素，它

38、是生物体生长不可缺少微量因子是指维生素，它是生物体生长不可缺少的一种或数种极微量的有机物质，但微生物生长的一种或数种极微量的有机物质，但微生物生长时，自身往往又缺少合成这种有机物的能力，因时，自身往往又缺少合成这种有机物的能力，因此必须由外界提供。此必须由外界提供。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术生物催化剂生物催化剂 生物催化剂是指由常规选育或经现代生生物催化剂是指由常规选育或经现代生物工程方法获得的菌株、细胞系或从中提物工程方法获得的菌株、细胞系或从中提取的酶。它的作用相当于化学反应中的催取的酶。它的作用相当于化学反应中的催化剂，是生化反应中不可缺少的。从自然化剂，是生化反应

39、中不可缺少的。从自然界得到的菌种要进行筛选、分离、遗传育界得到的菌种要进行筛选、分离、遗传育种，有的还要经过菌种变异才能使用。种，有的还要经过菌种变异才能使用。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术生物反应器生物反应器 生物反应器是整个生物反应过程的关键设备，生物反应器是整个生物反应过程的关键设备，为特定的细胞或酶提供适宜的增殖环境，也可在为特定的细胞或酶提供适宜的增殖环境，也可在反应器中进行特定的生化反应。它的结构、操作反应器中进行特定的生化反应。它的结构、操作方式和操作条件与产品的质量、转化率和能耗有方式和操作条件与产品的质量、转化率和能耗有着密切的关系。根据反应器的操作方式，可

40、分为着密切的关系。根据反应器的操作方式，可分为间歇操作、连续操作和半间歇操作。根据生物催间歇操作、连续操作和半间歇操作。根据生物催化剂在反应器中的分布方式进行分类，可分为生化剂在反应器中的分布方式进行分类，可分为生物团块（包括细胞、絮凝物、菌丝体）反应器和物团块（包括细胞、絮凝物、菌丝体）反应器和生物膜反应器两大类。生物膜反应器两大类。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术生物反应器的分类生物反应器的分类生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术生物化工产品的分离与提纯生物化工产品的分离与提纯 从生物反应器中排出的反应产物是一种混合从生物反应器中排出的反应产物是一种混合物，里面

41、除含有目的产品外，还含有未转化的基物，里面除含有目的产品外，还含有未转化的基质、不能转化的物质、大量的水、微生物体及各质、不能转化的物质、大量的水、微生物体及各种微量杂质。为了获得合格的生化产品，并且不种微量杂质。为了获得合格的生化产品，并且不浪费其他有用的物质，必须对需要的生化产品进浪费其他有用的物质，必须对需要的生化产品进行分离或提纯。这一过程称之为行分离或提纯。这一过程称之为“下游加工下游加工”，这样可以使其他物质循环使用或再进行综合利用，这样可以使其他物质循环使用或再进行综合利用，既降低了成本又保护了环境。因此下游加工过程既降低了成本又保护了环境。因此下游加工过程与发酵过程或酶反应过程

42、同样重要。与发酵过程或酶反应过程同样重要。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 固体物质的去除固体物质的去除 分离生化反应液的细胞或其他固体物质，分离生化反应液的细胞或其他固体物质，是提取生化产品的重要一步。分离过程是是提取生化产品的重要一步。分离过程是基于它们的粒度、密度、溶解度和扩散度基于它们的粒度、密度、溶解度和扩散度等的不同实现的，分离的粒度范围为等的不同实现的，分离的粒度范围为0.310m0.310m。为了提高分离效率要进行预处。为了提高分离效率要进行预处理，以促进细胞的絮凝。常用的去除固体理，以促进细胞的絮凝。常用的去除固体的分离方法是过滤、离心分离、沉降及倾的分离方法

43、是过滤、离心分离、沉降及倾析等。析等。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 初步分离初步分离 当从反应器出来的反应液除去了不当从反应器出来的反应液除去了不需要的固体颗粒后，一般要进一步把溶液需要的固体颗粒后，一般要进一步把溶液浓缩，以提高目的产品在溶液中的浓度。浓缩，以提高目的产品在溶液中的浓度。为了实现这一过程，可以使用蒸发、萃取、为了实现这一过程，可以使用蒸发、萃取、沉淀和膜分离等单元操作。如膜分离技术沉淀和膜分离等单元操作。如膜分离技术是一种新型的分离技术，近年来发展很快。是一种新型的分离技术，近年来发展很快。它是用一种半透明的薄膜，使溶液中的某它是用一种半透明的薄膜，使溶液

44、中的某些组分通过，其他组分被阻止或截留，从些组分通过，其他组分被阻止或截留，从而达到分离的目的。它包括反渗透法和超而达到分离的目的。它包括反渗透法和超滤法。滤法。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 产品提纯产品提纯 产品提纯的目的主要是去除溶液中的产品提纯的目的主要是去除溶液中的各种微量杂质，进一步提高产物的纯度。各种微量杂质，进一步提高产物的纯度。常用的方法有沉淀法、层析法和吸附法。常用的方法有沉淀法、层析法和吸附法。但是生物产品的提纯，更多用的是层析法。但是生物产品的提纯，更多用的是层析法。层析法有吸附层析法、离子交换层析法、层析法有吸附层析法、离子交换层析法、分子筛层析法和

45、亲和层析法等，根据不同分子筛层析法和亲和层析法等，根据不同被分离物的特性，选择不同的层析分离方被分离物的特性，选择不同的层析分离方法。法。生物化工品的生产工艺技术生物化工品的生产工艺技术 产品的最终分离产品的最终分离 最后一步必须使产品达到规定的质量指最后一步必须使产品达到规定的质量指标，以适合销售市场的要求。主要的单元操作是标，以适合销售市场的要求。主要的单元操作是先离心分离，然后进行干燥或冷冻干燥等。干燥先离心分离，然后进行干燥或冷冻干燥等。干燥操作往往是生物产品的最后工序，其目的是除去操作往往是生物产品的最后工序，其目的是除去物料中的水分，便于产品的保藏和运输。由于很物料中的水分，便于产

46、品的保藏和运输。由于很多的生物产品，如味精、柠檬酸、酶制剂、抗生多的生物产品，如味精、柠檬酸、酶制剂、抗生素及单细胞蛋白等均是固体产品，因此干燥操作素及单细胞蛋白等均是固体产品，因此干燥操作在生物产品的最终分离方面十分重要。在生物产品的最终分离方面十分重要。典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例 有机化工品有机化工品丙烯酰胺（丙烯酰胺（AMAM）丙烯酰胺无色、无味，分子式是丙烯酰胺无色、无味，分子式是 C C3 3H H5 5ON ON，固体是粉剂的结晶产品，含量大，固体是粉剂的结晶产品，含量大于于97%97%，熔点为，熔点为84.584.5。水剂产品含丙烯酰。水剂产品含丙烯

47、酰胺分别是胺分别是25%25%、30%30%、40%40%、50%50%等。等。25%25%或或40%40%的水剂产品的水剂产品,直接用于聚合。直接用于聚合。结构式：结构式：典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例反应方程式如下：反应方程式如下：典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例工艺流程：工艺流程：典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例食品添加剂食品添加剂柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸(citric acid)(citric acid)，别名枸橼酸，别名枸橼酸，化学名称为化学名称为2-2-羟基丙三羧酸，分子式是羟基丙三羧酸，分子式是 C C6

48、 6H H8 8O O7 7（无水物）。柠檬酸有无水物和一水（无水物）。柠檬酸有无水物和一水合物两种，无臭，有强酸味，易溶于水、乙合物两种，无臭，有强酸味，易溶于水、乙醇和乙醚。无水柠檬酸为白色晶体颗粒或粉醇和乙醚。无水柠檬酸为白色晶体颗粒或粉末，相对密度末，相对密度1.671.67，熔点是，熔点是153153，在潮湿，在潮湿空气中吸潮，能形成一水合物，一水合物是空气中吸潮，能形成一水合物，一水合物是无色半透明结晶，相对密度无色半透明结晶，相对密度1.5421.542，熔点是，熔点是100-133100-133。典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例结构简式：结构简式：典型生

49、物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例生产工艺过程生产工艺过程 柠檬酸的生产方法有三种，一是由水果提柠檬酸的生产方法有三种，一是由水果提取；二是用化学方法合成，即用草酰乙酸与乙烯取；二是用化学方法合成，即用草酰乙酸与乙烯酮缩合制得；三是用发酵法制取。酮缩合制得；三是用发酵法制取。发酵法生产柠檬酸是用黑曲霉菌做发酵剂，发酵法生产柠檬酸是用黑曲霉菌做发酵剂，主要原料是碳水化合物，如从蔗糖或甜菜中提取主要原料是碳水化合物，如从蔗糖或甜菜中提取的糖蜜、甘薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯加工废渣的糖蜜、甘薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯加工废渣和废液、木薯粉等。和废液、木薯粉等。典型生物化工品的生产工艺举例典型生物化工品的生产工艺举例生产工艺过程生产工艺过程