生物反應器產生一種富含細胞、營養物質和所需產品的培養液。本產品可能是蛋白質、抗體或小分子。它僅佔總體積的一小部分。下游加工過程將其分離純化。這是生物製造中將生物培養液轉化為可用產品的關鍵環節。

不同產品的步驟有所不同，但大致遵循以下順序。回收步驟是將細胞從液體中分離出來，通常是離心或過濾方法。濃縮步驟是減少體積。純化步驟是利用層析法將產品與雜質分離。精製步驟是去除微量污染物。配製步驟是穩定產品，使其適於儲存和運輸。每個步驟都必須經過驗證，以確保結果的一致性。

下游加工成本高昂，可佔總製造成本的 60% 至 80%，而且大多數故障也發生在這裡。實驗室中有效的純化步驟可能無法放大生產。小批量生產時價格低廉的緩衝液，大批量生產時可能價格高得令人望而卻步。一種產品可能在一周內穩定，但在一個月內就會降解。

目標是純度、產量和可重複性。高產量但純度低的產品毫無用處，而純度高但產量低的產品又成本過高。下游加工是一項需要權衡的藝術，也是生物製程工程師大顯身手的地方。