一般而言, 下游過程中的產品純化、回收的費用一般占整個生化過程60 ~ 95 % , 決定了整個生化過程的經濟可行性。另外, 由于通過培養、發酵、酶等反應產生的生化產物的分子大小迥異, 組分涉及粒子、膠體、 微生物、小分子溶質等復雜組分, 而且大多數生化產 物具有熱敏性, 用于食品、醫藥行業的又要求無毒, 這樣一來就使傳統的分離和純化方法的使用受到限制, 因而, 研究開發新型的, 和上游技術相配合使用 的分離技術是十分必要的。
工業結晶技術是一種高效、低能耗、低污染，并能控制固體特定物理形態的分離純化技術，是發酵工業生產過程中重要的單元操作之一，現已廣泛應用于抗生素、氨基酸、有機酸、蛋白酶等發酵產品的提取和精制過程中。結晶過程具有很高的選擇性， 只有同類物質的分子或離子才更容易結合成晶體， 因此析出的晶體純度很高。隨著發酵工業的發展， 應用結晶技術生產高純度的大量生物產品已成為一個頗具潛力的工業領域。
目前，抗生素工業中常用的結晶方法有4 種：
1)冷卻結晶法。此法適用于溶解度隨溫度降低而顯著減小的物系，例如四環素的生產。
2)蒸發結晶法。主要適用于溶解度隨溫度降低變化不大的物系或具有逆溶解度的物系。如工業生產中蒸發與冷卻結合制備制菌霉素。
3）化學反應結晶法。向母液中加入反應液或調節pH，使新物質產生，當該物質的濃度超過其溶解度時，便以晶體形式析出。如工業生產中青霉素的乙酸丁酯提取液加入乙酸鉀—乙醇溶液反應得到青霉素鉀鹽結晶。
4） 溶析結晶法。加一種物質使溶液中溶質的溶解度降低形成過飽和溶液而結晶析出。如工業生產中鹽酸林可霉素結晶液中加入丙酮得到鹽酸林可霉素結晶。
近年來，又發展出了許多新興結晶技術，如誘導結晶技術、膜結晶技術、氣體抗溶劑結晶技術等，為 抗生素的分離純化提供了豐富的技術儲備。
溶劑誘導結晶(SINC)又稱為液體誘導結晶,它是結晶性高聚物在溶劑(或包括其蒸汽)作用下,在低于通常Tg下誘導結晶,而在高于通常Tg時能加速結晶的現象。其過程大致包括以下幾個階段。溶劑通過擴散進入高聚物 ; 溶劑與高聚物之間的相互作用 ,破壞了高聚物鏈段間的力 , 提高了聚合物鏈段的活動性 。 如果聚合物與溶劑間的相互作用足夠強 ,聚合物大分子可能會發生重排 ,變成結晶態 ( 已經知道 ,對于熱誘導結晶 ,這些穩定的晶體會慢慢發展為更加有序的球晶) 。因此 ,與聚合物有強烈相互作用的溶劑能夠誘導結晶 。
膜蒸餾與結晶技術的耦合過程-膜結晶，作為一種新型的分離技術適應時代的需要應運而生。其基本的原理是通過膜蒸餾來脫除溶液中的水，濃縮溶液，使溶液達到過飽和并通過膜表面的誘導作用而形成晶體。與常規結晶技術相比，膜結晶具有過程可控、結晶誘導時間短、初始蛋白濃度低、成核難度低等優點。用膜結晶技術結晶蛋白質溶液可得到適合X-射線衍射分析的大分子蛋白質晶體，從而有利于了解蛋白質的生物活性或設計在病理學中有特殊靶點的新型藥物，這對蛋白質與酶的科學研究有著重要的意義
超臨界流體作為反萃劑, 目標固體物質( 以蛋白質為例) 與溶劑互溶, 而在超臨界流體中的溶解度很小, 當超臨界流體與溶劑接觸時, 由于溶液稀釋而膨脹, 降低了原溶劑對溶質的溶解能力, 在短時間內形成較大的過飽和度而使溶質結晶析出, 形成純度高、 粒徑分布均勻的微細顆粒 。
許多氨基酸存在多晶型現象，不同的晶型具有不同的生物利用度，通過結晶的方法可以對氨基酸的晶型進行有效的控制，Jochen Scholl 通過控制結晶條件，達到L-谷氨酸由亞穩的α 晶型向穩定的β 晶型的轉換過程。Mihasina Rabesiaka 等通過降溫結晶的方法在其水溶液中結晶得到了純α 晶型甘氨酸以及α 和γ 混合晶型甘氨酸。
有機酸發酵液中除含有目的產物外，還含有纖維、 菌體、有機雜酸等雜質，結晶是其中的一個重要環節， 可廣泛應用于檸檬酸、乳酸、丁二酸、酒石酸等有機酸的生產中。比如乳酸的提純工藝中最常用的為鈣鹽法，其中乳酸鈣的結晶工藝決定了乳酸的最終收率，目前已經超過76%。
蛋白酶是近些年發展起來的新型發酵產品。結晶技術也在一些蛋白酶的發酵后提取工藝中得到了應用。劉均洪等進行了低酶液純度的過氧化物酶快速結晶實驗，經丙酮-硫酸銨協同沉淀純化后, 快速加入硫 酸銨，得到了尺寸為40μm × 30μm 的過氧化氫酶晶體。Shirley M. Roberts 等對纖維素酶以及其它一些糖苷水解酶類的結晶方法和晶體結構進行了分析，表明這些酶類均可以通過結晶的方法得到。
結晶收率的高低主要取決于分離物系的溶解性質，這就使得結晶收率難以得到大幅提高，有部分產物仍留在母液中，而且在發酵液中除目的產物外，還含有雜蛋白、 殘留碳源氮源、色素等雜質，這些雜質不但影響了結晶收率，而且在結晶后大部分均留在母液中，隨著母液的多次循環利用，這些雜質的濃度越來越高，最終使得母液無法再次利用。
溶液結晶中, 只有達到介穩區, 才有可能產生晶體。 過飽和度是結晶的驅動力, 由于不同過飽和度會產生不 同的生長機制, 故對晶體生長速度、質量和外形等影響 都很大。只有按實際結晶過程來測定出極限溶解度曲線, 并圈出介穩區才有實用價值。介穩區寬度可用溫度 差(△Tmax)表示, 也可用濃度差(△cmax )表示, 如圖4 所 示。
1、 墨玉欣《結晶技術在發酵工業中的應用新進展》
2、 梅余霞, 方柏山《源于發酵液的木糖醇的結晶熱力學研究》
3、趙華威 梁玉《氣體抗溶劑結晶技術的初步研究》
4、百度百科等
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