下游工艺的优化选择

下游工艺（DownStream Processing）是针对上游（UpStream）工艺而言的，如果读者结合理工我们之前的几篇文章，你会发现，我们可以将发酵前面定义为上游工艺，而后面的纯化、提取和干燥等，就属于下游工艺内容。

以某制药领域的单克隆抗体(mAb)制备流程示例，加深概念的认知。

上游工艺，尤其是生物领域，近些年由于重组技术以及培养基和过程控制策略的优化，极大地提高了过程效率，反而给下游工艺形成了较大的压力。经过前辈们的数据统计，下游工艺的制造成本占到总成本的15%~70%，而酶和重组蛋白等更甚，成本占比去到70%~90%。

国内的学术氛围本来就不好，再加上好大喜功，顾头不顾腚，很多的项目失败，这里占了很大的比例。

当然，下游工艺不仅仅只在生物领域，在石油化工、食品、饲料等领域也是这样命名。为了给大家更深刻的认识到下游工艺的重要性，下面就近些年，我们亲历或者亲见，进行简单列表，以飨读者。

同时，也算是技术上的阶段性总结吧，只是希望大家不要再掉坑就是了。

看到上面的数字，是不是和发哥天天拿你的美钞点烟一样，让你瑟瑟发抖。这其中有一个项目，还在不停的改造及调试。前几天，一个朋友还打电话过来咨询，如何解决其中的一个瓶颈，过滤问题。实际上，我们某成员尚且参与的时候，就和BOSS谈过，会有隐藏的3大问题，并也和同事共同完成了摸索替代的解决方案，可惜，中间有人让私利蒙蔽了双眼，就让它胎死腹中吧。

说这么多，不过是给大家提个醒，下游工艺一样不可松懈。在很多人眼里，下游工艺就是设备，殊不知，在绝大多数的情况下，设备只不过是工艺所附的体罢了，没有工艺的设备，注定只是僵尸罢了。

浓缩是工艺，过滤是工艺，干燥也是工艺，不同的工艺出来的东西差异很大。只不过现在的甲方很多都把它当成了设备，想当然的把问题给设备制造商，于是乎，各种问题都蜂拥而至了。

事态如此关键，那怎么才能做好下游工艺和设备的优化选择呢？这个如果展开了说，估计又得上十篇以上的内容才能说得个大概，毕竟，下游工艺里，蒸发浓缩就有好几种；过滤形式里，包括压滤等，就有超过十几种；干燥形式里，大大小小，各种形式，甚至超过二十多种......

以我们的经验，同时结合国外的前辈们的一些思路，整合出大概以下几点思路，给各位参谋参谋。

1、熟悉自身的物料特性以及目标要求。

这话说的轻巧，落地难啊，可能很多人把事情想简单了，拍了脑袋，又或者设计人员不了解真正需要的数据，也是常见的。

2、学习并了解相关工艺和设备的原理，从中择优进行试验比较。

现在的学习很难，倒是刷视频来得容易；现在的学习渠道很难，牛鬼蛇神都有；保持谦逊的学习态度很难，倒是封闭的自我保护很是盛行。

3、流程设备尽可能简单。

除了流程过长，可能存在降解的情况，主要还考虑收率问题，流程步数越多，即使每步的收率都在90%，5步之后，收率也跌到了60%了。

上图是基本概括的下游工艺的一些类型和名称。很多产品流程，未必都使用到，有些经过简单的分离--结晶--干燥就可以成为产品，有些像制药领域，需要的步骤就多了去了，像早期的青霉素产品，下游工艺需要近10个流程步骤：

这3条思路，具体怎么应用呢？以我们曾经跟进的具体项目作为例子吧。我们跟进的是单细胞蛋白产品，其中的第1条具体特性就不展开讲了，我们着重说说第2条。这里目前涉及到在板框压滤和烛式过滤器间的取舍，板框压滤在老沙弥的某一篇里面已经说过，这里侧重说说烛式过滤器。虽然两者都有应用于卫生领域的案例，而且，根据ASME的BPE-2016的附录S，属于非强制性要求。那么我们接着比较自控和操作，这两者之间的差异也不大，都是可以实现算是半自动化吧。

倒是有几点比较关键的地方，板框压滤反而略有优势：

其一，板框可以提供更高的过滤压力，而另外一个较难实现；

其二，板框的卸料比后者更来得容易，而后者可能由于粘壁，出现架桥、上部清洗死角等情况，会造成隐形的人力成本和清洁压力；

其三，由于板框滤饼空间更充足，板框的使用量和制造成本肯定会有所减少。

上图是烛式过滤器（自清洗）的视频截图。

有很多东西，不仅仅是工艺或者设备，作为我们在有限领域的人，不可能都看到过或者都使用过，只能通过学习，才能在有限的空间认知无限的可能。

我们尽可能每次都能给大家分享点东西，原本这次的是《发酵技术原理》中的下游纯化工艺等章节取消了分享，取而代之的是该书的完全翻译版本，但，只对企业合作使用，见谅。

注：上面关于下游提取纯化工艺等的知识，我们也只能简单说个一二，我们希望，大家可以系统的看看各个方面的经典书籍，也结合我们的实际经验和系统总结，为企业保驾护航。

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