Quais são os métodos de concentração comuns utilizados para a separação e purificação de produtos de fermentação?
1. Concentração de evaporação:utilizando o calor para vaporizar a água do líquido de fermentação, aumentando assim a concentração do produto.
Vantagens:operação simples, custo relativamente baixo do equipamento, aplicável à concentração de uma variedade de produtos de fermentação, podendo aumentar de forma rápida e eficaz a concentração dos produtos.
Desvantagens:Para alguns produtos de fermentação sensíveis ao calor, a alta temperatura pode levar à sua desnaturação e inativação; ao mesmo tempo, o processo de evaporação precisa consumir muita energia, o custo é alto. Por exemplo, a concentração de evaporação pode ser usada ao concentrar alguns caldos de fermentação de aminoácidos que não são muito sensíveis à temperatura, mas deve ser usada com cautela para alguns produtos de fermentação de proteínas.
2. Concentração de separação de membrana:
Ultrafiltração:o uso do efeito de peneiramento por membrana de ultrafiltração, permitindo a passagem de pequenas moléculas como água, sais inorgânicos, etc., enquanto as moléculas grandes do produto da fermentação são retidas na lateral da membrana, de modo a atingir a concentração.
Vantagens:pode ser operado em temperatura ambiente, o que tem menos influência na atividade dos produtos da fermentação; pode efetivamente remover impurezas no caldo de fermentação e melhorar a pureza dos produtos; o processo de operação é simples e fácil de automatizar o controle.
Desvantagens:o custo da membrana é alto e facilmente contaminado, necessitando de limpeza e manutenção regulares; para algumas impurezas com pesos moleculares semelhantes ao produto alvo, pode não ser possível removê-las completamente.
Nanofiltração:O tamanho dos poros da membrana está entre a membrana de ultrafiltração e a membrana de osmose reversa, sob pressão, permite a passagem de algumas moléculas pequenas e íons monovalentes, ao mesmo tempo que possui maior taxa de retenção para íons divalentes e superiores e produtos de fermentação com maior peso molecular, de modo a alcançar concentração e separação.
Vantagens:Tem melhor efeito de concentração, pode ser operado sob menor pressão e consumo de energia relativamente baixo; tem menos influência sobre substâncias sensíveis ao calor e pode manter a atividade dos produtos.
Desvantagens:a seletividade da membrana de nanofiltração é relativamente baixa, algumas impurezas podem ser retidas junto com o produto alvo; a vida útil da membrana é limitada e precisa ser substituída periodicamente.
3. Concentração de congelamento: grátisZere o caldo de fermentação abaixo do ponto de congelamento, de modo que a água nele contida forme cristais de gelo e, em seguida, separe os cristais de gelo do caldo concentrado por centrifugação, filtração, etc., de modo a atingir o objetivo de concentração.
Vantagens:É adequado para a concentração de produtos de fermentação sensíveis ao calor porque a atividade dos produtos pode ser mantida ao máximo operando em baixas temperaturas; não introduzirá outras substâncias químicas e terá menos influência na pureza dos produtos.
Desvantagens:o processo de operação é mais complicado, exigindo equipamentos especiais de congelamento e equipamentos de separação, com custos mais elevados; o multiplicador de concentração é relativamente baixo e pode exigir várias operações para atingir a concentração necessária.
4. concentração de precipitação:precipitar os produtos de fermentação ou impurezas adicionando precipitante e depois separar os precipitados, de modo a atingir a concentração do caldo de fermentação. Por exemplo, para produtos de fermentação de proteínas, podem ser adicionados solventes orgânicos, sais e outros precipitantes para precipitar as proteínas e depois remover o sobrenadante para atingir o objectivo de concentração.
Vantagens:operação simples, baixo custo; pode alcançar a concentração do produto e a purificação preliminar ao mesmo tempo.
Desvantagens:a escolha do precipitante deve ser feita de acordo com a natureza do produto da fermentação, caso contrário poderá afetar a atividade e a pureza do produto; o processo de precipitação pode ser afetado pelo valor do pH da solução, temperatura e outros fatores, que precisam ser rigorosamente controlados.
5. Concentração de diálise:Usando o efeito de diálise da membrana semipermeável, as pequenas moléculas na solução de fermentação, como água, sais inorgânicos, etc. serão dialisadas, enquanto as grandes moléculas dos produtos de fermentação permanecerão no saco de diálise, de modo a alcançar concentração.
Vantagens:operação simples, sem necessidade de equipamentos especiais; pode ser operado à temperatura ambiente, menos impacto na atividade dos produtos de fermentação.
Desvantagens:a velocidade de concentração é lenta e demora muito para atingir a concentração necessária; o custo da bolsa de diálise é alto e fácil de quebrar, por isso precisa ser manuseada com cuidado.