Jakie są powszechne metody zatężania stosowane do oddzielania i oczyszczania produktów fermentacji?
1. Stężenie parowania:wykorzystując ciepło do odparowania wody zawartej w cieczy fermentacyjnej, zwiększając w ten sposób stężenie produktu.
Zalety:prosta obsługa, stosunkowo niski koszt sprzętu, odpowiedni do stężenia różnych produktów fermentacji i może szybko i skutecznie zwiększyć stężenie produktów.
Wady:W przypadku niektórych produktów fermentacji wrażliwych na ciepło, wysoka temperatura może prowadzić do ich denaturacji i inaktywacji; jednocześnie proces parowania wymaga dużego zużycia energii, a jego koszt jest wysoki. Na przykład zagęszczenie przez odparowanie można zastosować przy zatężaniu niektórych bulionów fermentacyjnych z aminokwasami, które nie są zbyt wrażliwe na temperaturę, ale należy je stosować ostrożnie w przypadku niektórych produktów fermentacji białkowej.
2. Stężenie separacji membranowej:
Ultrafiltracja:zastosowanie efektu przesiewania membrany ultrafiltracyjnej, przepuszczającego małe cząsteczki, takie jak woda, sole nieorganiczne itp., podczas gdy duże cząsteczki produktu fermentacji są zatrzymywane z boku membrany, aby osiągnąć stężenie.
Zalety:można go prowadzić w temperaturze pokojowej, co ma mniejszy wpływ na aktywność produktów fermentacji; może skutecznie usunąć zanieczyszczenia z brzeczki fermentacyjnej i poprawić czystość produktów; proces operacji jest prosty i łatwy do zautomatyzowania.
Wady:koszt membrany jest wysoki i łatwo ulega zanieczyszczeniu, wymaga regularnego czyszczenia i konserwacji; w przypadku niektórych zanieczyszczeń o masie cząsteczkowej zbliżonej do produktu docelowego może nie być w stanie ich całkowicie usunąć.
Nanofiltracja:Rozmiar porów membrany mieści się pomiędzy membraną ultrafiltracyjną a membraną odwróconej osmozy, pod ciśnieniem umożliwia przejście niektórych małych cząsteczek i jonów jednowartościowych, podczas gdy ma wyższy stopień retencji dla jonów dwuwartościowych i wyższych oraz produktów fermentacji o większej masie cząsteczkowej, tak aby osiągnąć koncentrację i separację.
Zalety:Ma lepszy efekt koncentracji, może pracować pod niższym ciśnieniem i stosunkowo niskim zużyciem energii; ma mniejszy wpływ na substancje wrażliwe na ciepło i może utrzymać aktywność produktów.
Wady:selektywność membrany nanofiltracyjnej jest stosunkowo niska, część zanieczyszczeń może zostać zatrzymana razem z docelowym produktem; żywotność membrany jest ograniczona i wymaga okresowej wymiany.
3. Stężenie zamrażania: bezpłatnezetrzeć brzeczkę fermentacyjną do temperatury poniżej temperatury zamarzania, tak aby zawarta w niej woda utworzyła kryształki lodu, a następnie oddzielić kryształki lodu od zatężonego brzeczki poprzez odwirowanie, filtrację itp., tak aby osiągnąć cel zatężania.
Zalety:Nadaje się do zagęszczania wrażliwych na ciepło produktów fermentacji, ponieważ aktywność produktów można utrzymać w maksymalnym stopniu, pracując w niskich temperaturach; nie wprowadzi innych substancji chemicznych i będzie miał mniejszy wpływ na czystość produktów.
Wady:proces operacyjny jest bardziej skomplikowany, wymaga specjalnego sprzętu do zamrażania i sprzętu do separacji, co wiąże się z wyższymi kosztami; mnożnik stężenia jest stosunkowo niski i osiągnięcie wymaganego stężenia może wymagać kilku operacji.
4. stężenie opadów:wytrącić produkty fermentacji lub zanieczyszczenia poprzez dodanie środka strącającego, a następnie oddzielić osady, tak aby uzyskać stężenie brzeczki fermentacyjnej. Na przykład do produktów fermentacji białek można dodać rozpuszczalniki organiczne, sole i inne środki strącające w celu wytrącenia białek, a następnie usunąć supernatant w celu osiągnięcia celu zatężania.
Zalety:prosta obsługa, niski koszt; może jednocześnie osiągnąć stężenie produktu i wstępne oczyszczenie.
Wady:wyboru środka strącającego należy dokonać w zależności od charakteru produktu fermentacji, w przeciwnym razie może to mieć wpływ na aktywność i czystość produktu; na proces wytrącania może mieć wpływ wartość pH roztworu, temperatura i inne czynniki, które należy ściśle kontrolować.
5. Stężenie dializy:Wykorzystując efekt dializy półprzepuszczalnej membrany, małe cząsteczki w roztworze fermentacyjnym, takie jak woda, sole nieorganiczne itp., zostaną dializowane, podczas gdy duże cząsteczki produktów fermentacji pozostaną w worku dializacyjnym, tak aby osiągnąć stężenie.
Zalety:prosta obsługa, nie ma potrzeby stosowania specjalnego sprzętu; można pracować w temperaturze pokojowej, mniejszy wpływ na aktywność produktów fermentacji.
Wady:prędkość koncentracji jest powolna, a osiągnięcie wymaganego stężenia zajmuje dużo czasu; koszt worka dializacyjnego jest wysoki i łatwo go złamać, dlatego należy się z nim obchodzić ostrożnie.