生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

梁健富

摘 要：在當(dāng)前社會(huì)高速發(fā)展的背景下，人類各類生產(chǎn)生活行為面臨的能源需求與日俱增，同時(shí)，在資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，也面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的能源枯竭與環(huán)境污染問(wèn)題。在這樣的背景下，生物發(fā)酵技術(shù)逐漸成為能源供應(yīng)的重要源動(dòng)力。本文著力于對(duì)生物發(fā)酵技術(shù)的原理分析，探究通過(guò)滲透汽化耦合分離在生物發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用實(shí)踐，從而為實(shí)現(xiàn)生物能源連續(xù)高效地提純制備奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：生物發(fā)酵;滲透汽化;耦合分離;概念;原理;實(shí)踐

21世紀(jì)以來(lái)，生物學(xué)原理的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)林業(yè)發(fā)展、醫(yī)學(xué)藥物技術(shù)發(fā)展、能源開(kāi)發(fā)與利用以及冶金、化工生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中都有普遍的涉獵，并對(duì)社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技與軍事進(jìn)步，以及人民生活的方方面面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，并能夠?yàn)橛行Ы鉀Q人類社會(huì)所面臨的資源緊缺、環(huán)境污染以及人類健康等問(wèn)題提供全新的科學(xué)技術(shù)支撐。可以說(shuō)，生物學(xué)及相關(guān)生物工程的發(fā)展，必將成為推動(dòng)當(dāng)前社會(huì)科技創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步的中堅(jiān)力量。

1 生物發(fā)酵的概念介紹及基本技術(shù)原理分析

廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司一直致力于以生物學(xué)原理為基礎(chǔ)的生物發(fā)酵工程的研究與開(kāi)發(fā)利用。廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司是以生物發(fā)酵和生物化工為核心技術(shù)的制造型企業(yè)，近年來(lái)承擔(dān)并著力推進(jìn)省、市關(guān)于“磷酸轉(zhuǎn)移酶及其編碼基因關(guān)鍵技術(shù)在食品添加劑呈味核苷酸的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究”的科技計(jì)劃項(xiàng)目。在新時(shí)代發(fā)展的新征程中，公司始終堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指引，牢固樹(shù)立新發(fā)展理念，貫徹高質(zhì)量發(fā)展要求，聚焦生物醫(yī)藥、高級(jí)食品大健康產(chǎn)業(yè)，強(qiáng)化創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，通過(guò)內(nèi)涵發(fā)展、收購(gòu)兼并和戰(zhàn)略投資，著力打造成為具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的卓越生物科技企業(yè)。

本文牢牢把握公司發(fā)展方向，以生物發(fā)酵技術(shù)原理為切入點(diǎn)，研究生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離工藝的技術(shù)發(fā)展，并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐做出進(jìn)一步深入探索。

1.1生物發(fā)酵技術(shù)的概念

生物發(fā)酵技術(shù)是生物工程的重要組成部分，其概念實(shí)質(zhì)在于使微生物通過(guò)利用碳水化合物的發(fā)酵方式生產(chǎn)各種工業(yè)用各類溶液、藥劑，或者化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料等。在我國(guó)，生物發(fā)酵技術(shù)經(jīng)歷了由農(nóng)產(chǎn)手工加工向現(xiàn)代發(fā)酵發(fā)展的歷史階段，以機(jī)器生產(chǎn)代替手工操作，并逐漸實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵生產(chǎn)與化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)飛躍。

1.2 生物發(fā)酵的基本技術(shù)原理分析

生物學(xué)原理是生物發(fā)酵的基本原理。微生物是發(fā)酵生物發(fā)酵得以實(shí)現(xiàn)的核心元素，也是發(fā)酵工程發(fā)展的靈魂所在。微生物進(jìn)行溶劑發(fā)酵有以下幾種基本形式，即乙醇、丙酮—丁醇、丁醇—異丙醇、丙酮—乙醇、2，3—丁二醇和甘油發(fā)酵等。

2 滲透汽化分離技術(shù)的概念與原理分析

2.1 滲透汽化分離技術(shù)的概念

滲透汽化分離概念的首次提出是在18世紀(jì)初，最初用以描述水的選擇性滲透作用。滲透汽化分離技術(shù)主要用于分離液體混合物，從而實(shí)現(xiàn)諸多工業(yè)應(yīng)用與能源供給需求。

2.2 滲透汽化分離技術(shù)的原理分析

滲透汽化分離技術(shù)的基本原理在于被分離有機(jī)物分子與膜之間的分子相互作用力。原理表現(xiàn)為被分離的液體混合物的有機(jī)分子與膜的相互作用，在該種作用力之下，由于膜兩側(cè)的有機(jī)物局部蒸汽壓力的不同，目標(biāo)有機(jī)物分子通過(guò)滲透解吸為蒸汽，并通過(guò)壓力差獲得待分離有機(jī)物的傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)有機(jī)物的分離與提純。

3 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)及現(xiàn)實(shí)意義

3.1 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

一方面，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)中，膜材料的選擇以及膜的制備方法、滲透量等特性決定了耦合分離技術(shù)的實(shí)際效果。在目前的技術(shù)應(yīng)用中，PDMS材質(zhì)的滲透汽化膜材料具有較高的滲透性與選擇性。此外，采用兩種或兩種以上材質(zhì)的復(fù)合膜材料也可以有效提高滲透分離效果，目前較為常見(jiàn)的是添加適當(dāng)納米粒子的復(fù)合膜以及在多孔支撐位置處涂覆超薄分離層的復(fù)合膜，對(duì)于突破膜結(jié)構(gòu)的局限性、增強(qiáng)滲透性能和效果具有極高的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。另一方面，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)中，有機(jī)物原液的溫度與濃度也是重要影響因素。隨著有機(jī)物原液溫度的升高，滲透分離的總量也會(huì)隨之提高，這是由于高溫促進(jìn)了膜材料的性能發(fā)揮，并同時(shí)促進(jìn)了有機(jī)物的運(yùn)行效率。

3.2 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)在人類社會(huì)的各類生產(chǎn)生活中具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。一方面，生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)有機(jī)物的高效分離與提純，相較于原始分離技術(shù)大幅度縮減了提純成本，對(duì)目標(biāo)有機(jī)物的獲取質(zhì)量也有了顯著提升。另一方面，生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物分離零污染操作，避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。此外，生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)為有效緩解能源枯竭與資源緊缺問(wèn)題起到了一定程度的促進(jìn)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，滲透氣化是一種分離液體混合物的新型選擇性膜分離技術(shù)，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)具有低能耗、零污染等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在諸多領(lǐng)域中均實(shí)現(xiàn)了普遍應(yīng)用。將生物發(fā)酵同滲透汽化技術(shù)加以耦合，進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是一項(xiàng)重要的技術(shù)進(jìn)步。在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術(shù)的未來(lái)發(fā)展中，還存在很多技術(shù)待完善點(diǎn)與空白領(lǐng)域，需要進(jìn)一步的深入研究與探索。

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