ما هي طرق التركيز الشائعة المستخدمة لفصل وتنقية منتجات التخمير؟
1. تركيز التبخر:وذلك باستخدام الحرارة لتبخير الماء الموجود في سائل التخمير، وبالتالي زيادة تركيز المنتج.
المزايا:عملية بسيطة، وتكلفة منخفضة نسبيًا للمعدات، تنطبق على تركيز مجموعة متنوعة من منتجات التخمير، ويمكن أن تزيد تركيز المنتجات بسرعة وفعالية.
العيوب:بالنسبة لبعض منتجات التخمير الحساسة للحرارة، قد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تمسخها وتعطيلها؛ وفي الوقت نفسه، تحتاج عملية التبخر إلى استهلاك الكثير من الطاقة، والتكلفة مرتفعة. على سبيل المثال، يمكن استخدام تركيز التبخر عند تركيز بعض مرق تخمير الأحماض الأمينية التي ليست حساسة للغاية لدرجة الحرارة، ولكن يجب استخدامه بحذر مع بعض منتجات تخمير البروتين.
2. تركيز فصل الغشاء:
الترشيح الفائق:استخدام تأثير غربلة غشاء الترشيح الفائق، مما يسمح للجزيئات الصغيرة مثل الماء والأملاح غير العضوية وما إلى ذلك بالمرور، بينما يتم الاحتفاظ بالجزيئات الكبيرة لمنتج التخمير على جانب الغشاء، وذلك لتحقيق التركيز.
المزايا:يمكن تشغيله في درجة حرارة الغرفة، والتي لها تأثير أقل على نشاط منتجات التخمير؛ يمكنه إزالة الشوائب الموجودة في مرق التخمير بشكل فعال وتحسين نقاء المنتجات؛ عملية التشغيل بسيطة وسهلة لأتمتة التحكم.
العيوب:تكلفة الغشاء مرتفعة وسهلة التلوث، وتتطلب التنظيف والصيانة المنتظمة؛ فبالنسبة لبعض الشوائب ذات الأوزان الجزيئية المشابهة للمنتج المستهدف، قد لا يتمكن من إزالتها بشكل كامل.
الترشيح النانوي:حجم مسام الغشاء هو بين غشاء الترشيح الفائق وغشاء التناضح العكسي، تحت الضغط، يسمح لبعض الجزيئات الصغيرة والأيونات أحادية التكافؤ بالمرور، في حين أن لديه معدل احتفاظ أعلى للأيونات ثنائية التكافؤ وما فوق ومنتجات التخمير ذات الوزن الجزيئي الأكبر، وذلك تحقيق التركيز والانفصال.
المزايا:له تأثير تركيز أفضل، ويمكن تشغيله تحت ضغط أقل واستهلاك منخفض للطاقة نسبيًا؛ له تأثير أقل على المواد الحساسة للحرارة ويمكنه الحفاظ على نشاط المنتجات.
العيوب:انتقائية غشاء الترشيح النانوي منخفضة نسبيًا، وقد يتم الاحتفاظ ببعض الشوائب مع المنتج المستهدف؛ عمر خدمة الغشاء محدود ويجب استبداله بشكل دوري.
3. تركيز التجميد: مجانيقم بضبط مرق التخمير إلى ما دون درجة التجمد، بحيث يشكل الماء الموجود فيه بلورات ثلجية، ثم يتم فصل بلورات الثلج عن المرق المركز عن طريق الطرد المركزي والترشيح وما إلى ذلك، وذلك لتحقيق غرض التركيز.
المزايا:إنها مناسبة لتركيز منتجات التخمير الحساسة للحرارة لأنه يمكن الحفاظ على نشاط المنتجات إلى أقصى حد من خلال التشغيل في درجات حرارة منخفضة؛ لن يدخل مواد كيميائية أخرى وسيكون له تأثير أقل على نقاء المنتجات.
العيوب:عملية التشغيل أكثر تعقيدا، وتتطلب معدات تجميد خاصة ومعدات فصل، مع ارتفاع التكاليف؛ مضاعف التركيز منخفض نسبيا، وقد يتطلب عدة عمليات للوصول إلى التركيز المطلوب.
4. تركيز الهطول:ترسيب منتجات التخمير أو الشوائب عن طريق إضافة مادة مرسبة، ثم فصل الرواسب، وذلك لتحقيق تركيز مرق التخمير. على سبيل المثال، بالنسبة لمنتجات تخمير البروتين، يمكن إضافة المذيبات العضوية والأملاح والمرسبات الأخرى لترسيب البروتينات، ثم إزالة المادة الطافية لتحقيق غرض التركيز.
المزايا:عملية بسيطة، منخفضة التكلفة؛ يمكن تحقيق تركيز المنتج والتنقية الأولية في نفس الوقت.
العيوب:يجب أن يتم اختيار المرسب وفقًا لطبيعة منتج التخمير، وإلا فقد يؤثر ذلك على نشاط المنتج ونقائه؛ قد تتأثر عملية الترسيب بقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول ودرجة الحرارة وعوامل أخرى، والتي يجب التحكم فيها بشكل صارم.
5. تركيز غسيل الكلى:باستخدام تأثير غسيل الكلى للغشاء شبه المنفذ، سيتم غسل الجزيئات الصغيرة في محلول التخمير مثل الماء والأملاح غير العضوية وما إلى ذلك، بينما ستبقى الجزيئات الكبيرة من منتجات التخمير في كيس غسيل الكلى، وذلك لتحقيق تركيز.
المزايا:عملية بسيطة، لا حاجة لمعدات خاصة؛ يمكن تشغيلها في درجة حرارة الغرفة، مما يقلل من تأثيرها على نشاط منتجات التخمير.
العيوب:وتكون سرعة التركيز بطيئة وتحتاج إلى وقت طويل للوصول إلى التركيز المطلوب؛ تكلفة كيس غسيل الكلى مرتفعة وسهلة الكسر، لذلك يجب التعامل معه بعناية.