生物反应器产生一种富含细胞、营养物质和所需产品的培养液。该产品可能是蛋白质、抗体或小分子。它仅占总体积的一小部分。下游加工过程将其分离和纯化。这是生物制造中将生物培养液转化为可用产品的关键环节。

不同产品的步骤有所不同，但大致遵循以下顺序。回收步骤是将细胞从液体中分离出来，通常采用离心或过滤方法。浓缩步骤是减少体积。纯化步骤是利用色谱法将产品与杂质分离。精制步骤是去除痕量污染物。配制步骤是稳定产品，使其适于储存和运输。每个步骤都必须经过验证，以确保结果的一致性。

下游加工成本高昂，可占总制造成本的 60% 至 80%，而且大多数故障也发生在这里。实验室中有效的纯化步骤可能无法放大生产。小批量生产时价格低廉的缓冲液，大批量生产时可能价格高得令人望而却步。一种产品可能在一周内稳定，但在一个月内就会降解。

目标是纯度、产量和可重复性。高产量但纯度低的产品毫无用处，而纯度高但产量低的产品又成本过高。下游加工是一项需要权衡的艺术，也是生物工艺工程师大显身手的地方。