生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術的實際應用

梁健富

摘 要：在當前社會高速發(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，在資源開發(fā)利用過程中，也面臨越來越嚴峻的能源枯竭與環(huán)境污染問題。在這樣的背景下，生物發(fā)酵技術逐漸成為能源供應的重要源動力。本文著力于對生物發(fā)酵技術的原理分析，探究通過滲透汽化耦合分離在生物發(fā)酵技術中的應用實踐，從而為實現(xiàn)生物能源連續(xù)高效地提純制備奠定堅實基礎。

關鍵詞：生物發(fā)酵;滲透汽化;耦合分離;概念;原理;實踐

21世紀以來，生物學原理的應用變得越來越廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)林業(yè)發(fā)展、醫(yī)學藥物技術發(fā)展、能源開發(fā)與利用以及冶金、化工生產(chǎn)等諸多領域中都有普遍的涉獵，并對社會政治、經(jīng)濟發(fā)展、科技與軍事進步，以及人民生活的方方面面產(chǎn)生深遠影響，并能夠為有效解決人類社會所面臨的資源緊缺、環(huán)境污染以及人類健康等問題提供全新的科學技術支撐?？梢哉f，生物學及相關生物工程的發(fā)展，必將成為推動當前社會科技創(chuàng)新與技術進步的中堅力量。

1 生物發(fā)酵的概念介紹及基本技術原理分析

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原理為基礎的生物發(fā)酵工程的研究與開發(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的制造型企業(yè)，近年來承擔并著力推進省、市關于“磷酸轉移酶及其編碼基因關鍵技術在食品添加劑呈味核苷酸的產(chǎn)業(yè)化應用研究”的科技計劃項目。在新時代發(fā)展的新征程中，公司始終堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指引，牢固樹立新發(fā)展理念，貫徹高質(zhì)量發(fā)展要求，聚焦生物醫(yī)藥、高級食品大健康產(chǎn)業(yè)，強化創(chuàng)新驅(qū)動，加快轉型升級，通過內(nèi)涵發(fā)展、收購兼并和戰(zhàn)略投資，著力打造成為具有全球競爭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)酵技術原理為切入點，研究生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離工藝的技術發(fā)展，并對該項技術的應用實踐做出進一步深入探索。

1.1生物發(fā)酵技術的概念

生物發(fā)酵技術是生物工程的重要組成部分，其概念實質(zhì)在于使微生物通過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)的基礎原料等。在我國，生物發(fā)酵技術經(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，以機器生產(chǎn)代替手工操作，并逐漸實現(xiàn)了發(fā)酵生產(chǎn)與化學技術相結合的技術飛躍。

1.2 生物發(fā)酵的基本技術原理分析

生物學原理是生物發(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 滲透汽化分離技術的概念與原理分析

2.1 滲透汽化分離技術的概念

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

2.2 滲透汽化分離技術的原理分析

滲透汽化分離技術的基本原理在于被分離有機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分子與膜的相互作用，在該種作用力之下，由于膜兩側的有機物局部蒸汽壓力的不同，目標有機物分子通過滲透解吸為蒸汽，并通過壓力差獲得待分離有機物的傳遞動力，實現(xiàn)目標有機物的分離與提純。

3 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術的實踐要點及現(xiàn)實意義

3.1 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術的實踐要點

一方面，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術中，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的實際效果。在目前的技術應用中，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)的復合膜材料也可以有效提高滲透分離效果，目前較為常見的是添加適當納米粒子的復合膜以及在多孔支撐位置處涂覆超薄分離層的復合膜，對于突破膜結構的局限性、增強滲透性能和效果具有極高的技術應用價值。另一方面，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術中，有機物原液的溫度與濃度也是重要影響因素。隨著有機物原液溫度的升高，滲透分離的總量也會隨之提高，這是由于高溫促進了膜材料的性能發(fā)揮，并同時促進了有機物的運行效率。

3.2 生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術的現(xiàn)實意義

生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術在人類社會的各類生產(chǎn)生活中具有十分重要的現(xiàn)實意義。一方面，生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術能夠?qū)崿F(xiàn)對目標有機物的高效分離與提純，相較于原始分離技術大幅度縮減了提純成本，對目標有機物的獲取質(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是一項綠色環(huán)保技術，可以實現(xiàn)有機物分離零污染操作，避免對環(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為有效緩解能源枯竭與資源緊缺問題起到了一定程度的促進作用。

4 結束語

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，在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術具有低能耗、零污染等技術優(yōu)勢，近年來在諸多領域中均實現(xiàn)了普遍應用。將生物發(fā)酵同滲透汽化技術加以耦合，進行科學的優(yōu)勢互補，是一項重要的技術進步。在生物發(fā)酵與滲透汽化耦合分離技術的未來發(fā)展中，還存在很多技術待完善點與空白領域，需要進一步的深入研究與探索。

參考文獻：

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