Welche Konzentrationsmethoden werden üblicherweise zur Trennung und Reinigung von Fermentationsprodukten verwendet?
1. Verdampfungskonzentration:Durch die Verwendung von Wärme wird das Wasser in der Fermentationsflüssigkeit verdampft und so die Konzentration des Produkts erhöht.
Vorteile:Einfache Bedienung, relativ geringe Gerätekosten, anwendbar auf die Konzentration einer Vielzahl von Fermentationsprodukten und kann die Produktkonzentration schnell und effektiv erhöhen.
Nachteile:Bei einigen hitzeempfindlichen Fermentationsprodukten kann eine hohe Temperatur zu deren Denaturierung und Inaktivierung führen. Gleichzeitig muss der Verdampfungsprozess viel Energie verbrauchen, die Kosten sind hoch. Beispielsweise kann die Verdampfungskonzentration verwendet werden, wenn einige Aminosäure-Fermentationsbrühen konzentriert werden, die nicht allzu empfindlich auf die Temperatur reagieren. Bei einigen Protein-Fermentationsprodukten sollte sie jedoch mit Vorsicht angewendet werden.
2. Konzentration der Membrantrennung:
Ultrafiltration:Die Verwendung des Siebeffekts der Ultrafiltrationsmembran ermöglicht den Durchtritt kleiner Moleküle wie Wasser, anorganischer Salze usw., während die großen Moleküle des Fermentationsprodukts auf der Seite der Membran zurückgehalten werden, um eine Konzentration zu erreichen.
Vorteile:es kann bei Raumtemperatur betrieben werden, was einen geringeren Einfluss auf die Aktivität der Fermentationsprodukte hat; es kann Verunreinigungen in der Fermentationsbrühe effektiv entfernen und die Reinheit der Produkte verbessern; Der Betriebsprozess ist einfach und die Steuerung lässt sich leicht automatisieren.
Nachteile:Die Kosten für die Membran sind hoch, sie kann leicht verunreinigt werden und erfordert eine regelmäßige Reinigung und Wartung. Einige Verunreinigungen mit ähnlichen Molekulargewichten wie das Zielprodukt können möglicherweise nicht vollständig entfernt werden.
Nanofiltration:Seine Membranporengröße liegt zwischen der Ultrafiltrationsmembran und der Umkehrosmosemembran. Unter Druck lässt es einige kleine Moleküle und einwertige Ionen durch, während es eine höhere Rückhalterate für zweiwertige und höherwertige Ionen und Fermentationsprodukte mit größerem Molekulargewicht aufweist Konzentration und Trennung erreichen.
Vorteile:Es hat eine bessere Konzentrationswirkung, kann bei niedrigerem Druck und relativ geringem Energieverbrauch betrieben werden; Es hat weniger Einfluss auf hitzeempfindliche Substanzen und kann die Aktivität von Produkten aufrechterhalten.
Nachteile:die Selektivität der Nanofiltrationsmembran ist relativ gering, einige Verunreinigungen können zusammen mit dem Zielprodukt zurückgehalten werden; Die Lebensdauer der Membran ist begrenzt und muss regelmäßig ausgetauscht werden.
3. Gefrierkonzentration: KostenlosErhitzen Sie die Fermentationsbrühe auf einen Wert unter dem Gefrierpunkt, sodass das darin enthaltene Wasser Eiskristalle bildet, und trennen Sie dann die Eiskristalle durch Zentrifugieren, Filtrieren usw. von der konzentrierten Brühe, um den Zweck der Konzentration zu erreichen.
Vorteile:Es eignet sich für die Konzentration hitzeempfindlicher Fermentationsprodukte, da die Aktivität der Produkte durch den Betrieb bei niedrigen Temperaturen maximal aufrechterhalten werden kann; Es werden keine anderen chemischen Substanzen eingeführt und die Reinheit der Produkte wird weniger beeinträchtigt.
Nachteile:Der Betriebsprozess ist komplizierter und erfordert spezielle Gefriergeräte und Trenngeräte, was höhere Kosten verursacht. Der Konzentrationsmultiplikator ist relativ niedrig und es können mehrere Vorgänge erforderlich sein, um die erforderliche Konzentration zu erreichen.
4. Niederschlagskonzentration:Fällung der Fermentationsprodukte oder Verunreinigungen durch Zugabe von Fällungsmittel aus und anschließende Abtrennung der Niederschläge, um die Konzentration der Fermentationsbrühe zu erreichen. Beispielsweise können bei Proteinfermentationsprodukten organische Lösungsmittel, Salze und andere Fällungsmittel zugesetzt werden, um die Proteine auszufällen, und dann der Überstand entfernt werden, um den Zweck der Konzentration zu erreichen.
Vorteile:einfache Bedienung, niedrige Kosten; Produktkonzentration und Vorreinigung gleichzeitig erreichen können.
Nachteile:Die Wahl des Fällmittels muss entsprechend der Art des Fermentationsprodukts erfolgen, da es sonst die Aktivität und Reinheit des Produkts beeinträchtigen kann. Der Fällungsprozess kann durch den pH-Wert der Lösung, die Temperatur und andere Faktoren beeinflusst werden, die streng kontrolliert werden müssen.
5. Dialysekonzentration:Mithilfe des Dialyseeffekts der semipermeablen Membran werden die kleinen Moleküle in der Fermentationslösung wie Wasser, anorganische Salze usw. herausdialysiert, während die großen Moleküle der Fermentationsprodukte im Dialysebeutel verbleiben, um so zu erreichen Konzentration.
Vorteile:einfache Bedienung, keine spezielle Ausrüstung erforderlich; kann bei Raumtemperatur betrieben werden, weniger Einfluss auf die Aktivität der Fermentationsprodukte.
Nachteile:die Konzentrationsgeschwindigkeit ist langsam und es dauert lange, bis die erforderliche Konzentration erreicht ist; Die Kosten für den Dialysebeutel sind hoch und er kann leicht zerbrechen, sodass er vorsichtig gehandhabt werden muss.