Quali sono i metodi di concentrazione comuni utilizzati per la separazione e la purificazione dei prodotti della fermentazione?
1. Concentrazione di evaporazione:sfruttando il calore per vaporizzare l'acqua contenuta nel liquido di fermentazione, aumentando così la concentrazione del prodotto.
Vantaggi:funzionamento semplice, costo relativamente basso delle attrezzature, applicabile alla concentrazione di una varietà di prodotti di fermentazione e può aumentare rapidamente ed efficacemente la concentrazione dei prodotti.
Svantaggi:Per alcuni prodotti di fermentazione sensibili al calore, l'alta temperatura può portare alla loro denaturazione e inattivazione; allo stesso tempo, il processo di evaporazione deve consumare molta energia e il costo è elevato. Ad esempio, la concentrazione di evaporazione può essere utilizzata quando si concentrano alcuni brodi di fermentazione di aminoacidi che non sono troppo sensibili alla temperatura, ma deve essere utilizzata con cautela per alcuni prodotti di fermentazione proteica.
2. Concentrazione di separazione della membrana:
Ultrafiltrazione:l'uso dell'effetto setacciatura della membrana di ultrafiltrazione, consentendo il passaggio di piccole molecole come acqua, sali inorganici, ecc., mentre le grandi molecole del prodotto di fermentazione vengono trattenute sul lato della membrana, in modo da ottenere la concentrazione.
Vantaggi:può funzionare a temperatura ambiente, che ha meno influenza sull'attività dei prodotti della fermentazione; può rimuovere efficacemente le impurità nel brodo di fermentazione e migliorare la purezza dei prodotti; il processo operativo è semplice e facile da automatizzare il controllo.
Svantaggi:il costo della membrana è elevato e facilmente contaminabile, richiedendo pulizia e manutenzione regolari; per alcune impurità con peso molecolare simile al prodotto target, potrebbe non essere in grado di rimuoverle completamente.
Nanofiltrazione:La dimensione dei pori della membrana è compresa tra la membrana di ultrafiltrazione e la membrana di osmosi inversa, sotto pressione, consente il passaggio di alcune piccole molecole e ioni monovalenti, mentre ha un tasso di ritenzione più elevato per ioni bivalenti e superiori e prodotti di fermentazione con peso molecolare maggiore, in modo da raggiungere la concentrazione e la separazione.
Vantaggi:Ha un migliore effetto di concentrazione, può essere utilizzato a pressione inferiore e con un consumo energetico relativamente basso; ha meno influenza sulle sostanze sensibili al calore e può mantenere l'attività dei prodotti.
Svantaggi:la selettività della membrana di nanofiltrazione è relativamente bassa, alcune impurità possono essere trattenute insieme al prodotto target; la durata della membrana è limitata e necessita di essere sostituita periodicamente.
3. Concentrazione di congelamento: gratuitaPortare il brodo di fermentazione al di sotto del punto di congelamento, in modo che l'acqua al suo interno formi cristalli di ghiaccio, quindi separare i cristalli di ghiaccio dal brodo concentrato mediante centrifugazione, filtrazione, ecc., in modo da raggiungere lo scopo della concentrazione.
Vantaggi:È adatto alla concentrazione di prodotti di fermentazione termosensibili poiché l'attività dei prodotti può essere mantenuta al massimo operando a basse temperature; non introdurrà altre sostanze chimiche e avrà una minore influenza sulla purezza dei prodotti.
Svantaggi:il processo operativo è più complicato e richiede attrezzature speciali per il congelamento e la separazione, con costi più elevati; il moltiplicatore di concentrazione è relativamente basso e potrebbero essere necessarie diverse operazioni per raggiungere la concentrazione richiesta.
4. concentrazione delle precipitazioni:precipitare i prodotti di fermentazione o le impurità aggiungendo precipitante, quindi separare i precipitati, in modo da ottenere la concentrazione del brodo di fermentazione. Ad esempio, per i prodotti di fermentazione delle proteine, è possibile aggiungere solventi organici, sali e altri precipitanti per far precipitare le proteine, quindi rimuovere il surnatante per raggiungere lo scopo della concentrazione.
Vantaggi:funzionamento semplice, basso costo; può ottenere la concentrazione del prodotto e la purificazione preliminare allo stesso tempo.
Svantaggi:la scelta del precipitante deve essere fatta in base alla natura del prodotto di fermentazione, altrimenti potrebbe influenzare l'attività e la purezza del prodotto; il processo di precipitazione può essere influenzato dal valore del pH della soluzione, dalla temperatura e da altri fattori, che devono essere strettamente controllati.
5. Concentrazione di dialisi:Utilizzando l'effetto di dialisi della membrana semipermeabile, le piccole molecole nella soluzione di fermentazione come acqua, sali inorganici, ecc. verranno dializzate, mentre le grandi molecole dei prodotti di fermentazione rimarranno nella sacca di dialisi, in modo da ottenere concentrazione.
Vantaggi:funzionamento semplice, senza necessità di attrezzature speciali; può essere utilizzato a temperatura ambiente, con minore impatto sull'attività dei prodotti di fermentazione.
Svantaggi:la velocità di concentrazione è lenta e impiega molto tempo per raggiungere la concentrazione richiesta; il costo della sacca per dialisi è elevato ed è facile da rompere, quindi deve essere maneggiata con attenzione.