Vilka är de vanligaste koncentrationsmetoderna som används för separation och rening av fermenteringsprodukter?
1. Avdunstningskoncentration:använda värme för att förånga vattnet i jäsningsvätskan, vilket ökar koncentrationen av produkten.
Fördelar:enkel drift, relativt låg kostnad för utrustning, tillämplig på koncentrationen av en mängd olika jäsningsprodukter, och kan snabbt och effektivt öka koncentrationen av produkter.
Nackdelar:För vissa värmekänsliga fermenteringsprodukter kan hög temperatur leda till denaturering och inaktivering; samtidigt måste förångningsprocessen förbruka mycket energi, kostnaden är hög. Till exempel kan indunstningskoncentration användas när man koncentrerar vissa aminosyrafermenteringsbuljonger som inte är alltför temperaturkänsliga, men den bör användas med försiktighet för vissa proteinjäsningsprodukter.
2. Membranseparationskoncentration:
Ultrafiltrering:användningen av ultrafiltreringsmembransilningseffekt, som tillåter små molekyler såsom vatten, oorganiska salter etc. att passera, medan de stora molekylerna av fermentationsprodukten hålls kvar på sidan av membranet för att uppnå koncentration.
Fördelar:den kan drivas vid rumstemperatur, vilket har mindre inverkan på aktiviteten hos fermenteringsprodukter; det kan effektivt ta bort orenheter i jäsningsbuljongen och förbättra renheten hos produkterna; driftprocessen är enkel och lätt att automatisera kontroll.
Nackdelar:kostnaden för membranet är hög och lätt förorenad, vilket kräver regelbunden rengöring och underhåll; för vissa föroreningar med molekylvikter som liknar målprodukten kanske den inte kan avlägsna dem helt.
Nanofiltrering:Dess membranporstorlek ligger mellan ultrafiltreringsmembran och omvänd osmosmembran, under tryck tillåter det vissa små molekyler och monovalenta joner att passera, medan det har högre retentionshastighet för tvåvärda och över joner och fermenteringsprodukter med högre molekylvikt, för att uppnå koncentration och separation.
Fördelar:Den har bättre koncentrationseffekt, kan användas under lägre tryck och relativt låg energiförbrukning; det har mindre inflytande på värmekänsliga ämnen och kan upprätthålla produktens aktivitet.
Nackdelar:selektiviteten för nanofiltreringsmembranet är relativt låg, vissa föroreningar kan hållas kvar tillsammans med målprodukten; membranets livslängd är begränsad och behöver bytas ut med jämna mellanrum.
3. Fryskoncentration: Gratisse jäsningsbuljongen till under fryspunkten, så att vattnet i den bildar iskristaller, och separera sedan iskristallerna från den koncentrerade buljongen genom centrifugering, filtrering etc. för att uppnå syftet med koncentration.
Fördelar:Den är lämplig för koncentrationen av värmekänsliga jäsningsprodukter eftersom aktiviteten hos produkterna kan upprätthållas i maximal utsträckning genom att arbeta vid låga temperaturer; det kommer inte att introducera andra kemiska ämnen och kommer att ha mindre inflytande på produkternas renhet.
Nackdelar:driftprocessen är mer komplicerad, kräver speciell frysutrustning och separationsutrustning, med högre kostnader; koncentrationsmultiplikatorn är relativt låg och det kan kräva flera operationer för att uppnå den erforderliga koncentrationen.
4. nederbördskoncentration:fälla ut jäsningsprodukterna eller föroreningarna genom att tillsätta fällningsmedel och separera sedan fällningarna för att uppnå koncentrationen av jäsningsbuljongen. För proteinfermenteringsprodukter kan exempelvis organiska lösningsmedel, salter och andra utfällningsmedel tillsättas för att fälla ut proteinerna och sedan avlägsna supernatanten för att uppnå syftet med koncentration.
Fördelar:enkel operation, låg kostnad; kan uppnå produktkoncentration och preliminär rening samtidigt.
Nackdelar:valet av fällningsmedel måste göras i enlighet med jäsningsproduktens natur, annars kan det påverka produktens aktivitet och renhet; utfällningsprocessen kan påverkas av lösningens pH-värde, temperatur och andra faktorer som måste kontrolleras strikt.
5. Dialyskoncentration:Med hjälp av dialyseffekten av semipermeabelt membran kommer de små molekylerna i jäsningslösningen såsom vatten, oorganiska salter etc. att dialyseras ut, medan de stora molekylerna i jäsningsprodukterna kommer att stanna kvar i dialyspåsen, för att uppnå koncentration.
Fördelar:enkel operation, inget behov av specialutrustning; kan drivas vid rumstemperatur, mindre påverkan på aktiviteten hos fermenteringsprodukter.
Nackdelar:koncentrationshastigheten är långsam och det tar lång tid att nå den önskade koncentrationen; kostnaden för dialyspåsen är hög och den är lätt att gå sönder, så den måste hanteras varsamt.