渗透汽化膜在生物燃料分离中的应用

生物燃料作为一种重要的可再生能源,近年来引起了各国越来越多的重视。生物燃料的发展不仅依赖于生物质转化为生物醇的过程,也依赖于净化和分离技术的突破。在众多分离方案中,以膜渗透汽化为基础的混合工艺提供了最直接有效的方法。本文简述了渗透汽化技术的基本原理和混合工艺设计,并重点介绍了笔者近年来应用渗透汽化技术在生物燃料分离方面的研究工作,从膜材料和膜形态两方面阐述了膜设计和膜制造的具体方案,举例说明了渗透汽化膜在生物醇脱水和回收方面的应用,最后讨论了该领域的发展趋势以及未来挑战。     

木质纤维素预处理液膜分离脱毒技术研究进展

木质纤维素预处理会产生各种抑制物,严重影响后续的酶水解和微生物发酵。因此,对木质纤维素预处理液进行脱毒处理成为木质纤维素高效经济生物转化的前提条件之一。重点介绍了膜分离技术应用于木质纤维素预处理液的脱毒过程所取得的研究进展。这些膜分离技术包括膜萃取、膜吸附、纳滤、反渗透、电渗析、电去离子、膜电容脱盐、渗透汽化和膜蒸馏等。膜分离技术在木质纤维素预处理液脱毒领域具有十分广阔的应用前景。     

纤维素乙醇发酵液中复杂组分对乙醇渗透汽化传质过程的影响

考察了木质纤维素乙醇发酵液中各组分对乙醇透过聚二甲基硅氧烷(PDMS)-silicalite-1渗透汽化膜传质性能的影响。结果表明:酵母细胞、玉米秸秆残渣和发酵用无机盐可增加乙醇通过膜的通量和选择性;而葡萄糖和甘油的存在会对乙醇的透膜传质产生负面影响;木质纤维素水解后的产物如糠醛和羟基丙酮,表现出对膜分离乙醇轻微的抑制作用。本文建立了渗透汽化优先透醇与纤维素乙醇发酵集成过程,批次发酵20 h后乙醇产率从最初的12.95下降到10.22 g/(L·h),60 h后乙醇产率下降为0,葡萄糖消耗速率与乙醇消耗产率呈同样趋势;连续发酵过程中,乙醇产率较稳定地维持在13.30 g/(L·h)。实验证明,集成过程可及时地将产物乙醇分离出去,能够有效地消除产物抑制,提高乙醇生产速率和葡萄糖转化率。     

原位分离耦合技术制备生物丁醇的研究进展

笔者对吸附法、液液萃取法、气提法、渗透汽化法等提取技术原位分离耦合丁醇进行了综述,并对其分离特性与效果进行了比较。针对目前原位分离耦合发酵制备生物丁醇的应用现状和面临的挑战,并结合本课题组已取得的成果,对原位分离耦合发酵制备生物丁醇的前景进行了展望。     

我国生物制造分离过程技术与装备研究进展

<正>生物产物的分离与纯化是生物制造过程的重要单元,关系生化产品的质量与制造成本。大多数生化产品需要综合利用多个分离纯化技术才能确保终端产品质量达标。近年来,我国在相关介质、技术和装备的研究与应用方面取得了长足进步。文章针对生物大分子蛋白、生物乙醇和丁醇、发酵调味品、1,3-丙二醇、呈味核苷酸二钠等典型生物发酵产品的分离纯化。重点介绍了我国近年     

L-色氨酸发酵过程偶联膜分离提取工艺研究

目的:将发酵过程与膜分离提取过程相偶联,解决现有产酸周期短、乙酸积累较为严重等问题,以提高目的产物的产量,降低代谢抑制物质的积累量。方法:将发酵罐与陶瓷膜分离装置相偶联,在发酵时长21 h、乙酸积累量达到5 g/L时开始膜过滤浓缩菌液,结束后补加透析培养基继续发酵。结果:采用膜偶联发酵技术,与传统发酵工艺相比,菌体生物量提高3.4%,谷氨酸积累量下降54.34%,乙酸积累量下降55.36%。整个发酵过程产酸周期延长了12 h,发酵过程中糖酸转化率提高6.9%。结论:采用膜偶联发酵技术发酵生产色氨酸,可以显著提高色氨酸产量,降低代谢副产物的积累量,延长产酸周期,提高糖酸转化率。     

膜分离技术在寡糖制备与分离中的应用*

寡糖是多糖经过降解后得到的小分子活性物质,具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和免疫调节等多种生物活性,是功能食品开发领域研究的热点。目前,寡糖的分离和制备主要采用离子交换色谱、凝胶渗透色谱以及两者联用的方法,分离时间长、制备成本高,难以实现寡糖的规模化分离和制备。膜分离技术(membrane separation technology,MST)是一种利用膜的选择性渗透作用,实现两组分或者多组分分离的技术,具有操作简单、分离效果好、高效节能等优点,特别是能够直接放大应用于规模化的分离工程,因此在寡糖等小分子的分离和制备等方面具有巨大的应用潜力。系统总结了膜分离技术在寡糖分离与制备领域的最新进展,综述了用于分离和制备寡糖的膜分离技术分类、分离工艺及其应用现状,并对目前膜分离技术用于大规模分离和制备寡糖过程中面临的挑战进行了讨论。     

"生物催化"专辑卷首语

生物催化是一个由有机化学、生物化学、微生物学和过程工程学等多学科交叉的研究领域。生物催化技术与产业表明,它将传统的化学化工原理与现代生物技术完美地融为一体,具有条件温和、高效专一、环境友好等鲜明特征,生物催化技术符合“绿色化工”要求。生物催化技术已被看作是对传统发酵与化学化工产业改造极为重要的技术之一,它向精细化学品、大宗化学品、能源、材料等领域的渗透日趋明显,成为发酵与化工行业中最活跃的一部分,并将担当起实现绿色生物制造和有效解决资源环境问题的重要责任。同时已成功产业化的生物催化技术也已产生显著的经…     

膜分离技术在制药工业中的应用

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,膜分离都采用错流过滤方式。目前,膜分离技术在制药工业中的应用大体上分为生物发酵制药、中药生产和现代生物技术等。在生产抗生素、半合成抗生素以及维生素和氨基酸的过程中膜分离技术的应用最为广泛。这一切都离不开膜分离技术的独特优势。当科学技术和设备在不断的完善,膜技术的应用也将更加成熟和普遍。     

固态发酵在食品加工中的应用研究进展

固态发酵起源于传统食品生产领域,具有节水、节能、高得率、清洁等优势。现代固态发酵技术在保留传统的基础上突破创新,逐渐拓展应用于现代食品工业多个领域。介绍了食品固态发酵过程的特点、影响因素和规模化装备,综述了固态发酵在食品工业中传统食品、酶制剂、有机酸、食用菌、香料和其他天然活性产物等领域的应用及研究进展,并对固态发酵技术在食品工业中的应用前景进行了展望,为实现食品工业固态发酵规模化绿色制造奠定基础。     

生物产品分离过程中的膜技术

膜技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科相互交叉、相互渗透而产生的新领域．已成为现代分离科学中最重要的高新技术之一。美国官方文件声称：“目前没有一项工业技术能像膜技术那么广泛地应用”．近年来新兴生物技术及其产业的高速速发展又为膜技术的应用提供了广阔空间。众所周知．在生物技术研究及应用中．产物的分离提纯是生物产品生产的关键环节。膜技术由于具有高效、能耗低、过程简单、条件温和、操作方便、环境污染少、易于和其他技术集成等突出优点．特别适合生物产品（尤其是热敏性生物产品）的分离纯化．可有效克服传统分离方法周期长并易导致生化产品失活之不足。目前．膜技术已应用于生物技术领域从原料配制到产品浓缩、分离等各个环节．展现出巨大的应用潜力。表1是在生化产品分离提纯中应用较多的几种膜分离过程。     

发酵乳杆菌CSC-19胞外粗多糖提取物抑制单核细胞增生李斯特菌生物被膜形成能力的研究

【目的】筛选能有效抑制单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)形成生物被膜的乳酸菌,分析其活性成分并进行功能表征。【方法】采用结晶紫染色法筛选抑制LM形成生物被膜的不同乳酸菌提取物;通过酸中和、蛋白酶处理及热处理,推测抑制生物被膜活性物质以胞外多糖(extracellular crude polysaccharide,ECP)为主;乙醇沉淀法提取目标乳酸菌分离株胞外粗多糖,分析其抑制生物被膜形成活性和对LM生长的影响;运用激光共聚焦扫描显微镜(laser confocal scanning microscopy,LCSM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察胞外粗多糖对生物被膜细胞形态和结构的影响。【结果】发酵乳杆菌CSC-19发酵上清液对1516-2LM生物被膜的抑制率为81.7%;经热和蛋白酶处理后,发酵上清抑制生物被膜形成的活性未发生显著变化(P>0.05),表明发酵上清液中抑制生物被膜形成的物质可能为胞外多糖;在不抑制LM生长的条件下所提取的胞外粗多糖抑制生物被膜形成能力具有浓度依赖性。激光共聚焦扫描显微镜和扫描电子显微镜结果显示,胞外粗多糖显著抑制了生物被膜的形成能力,生物被膜三维、有组织的蜂窝状结构被破坏,仅有少量的粘附细胞分散于细胞爬片表面。【结论】发酵乳杆菌CSC-19胞外粗多糖能有效抑制LM生物被膜的形成,有望应用于高效防控该菌污染食品。     

华东理工大学发酵工业分离提取技术研发中心

<正>简介华东理工大学发酵工业分离提取技术研发中心成立于2010年,是由华东理工大学和中国生物发酵产业协会共建的全国食品发酵行业专项技术中心。中心专业从事轻化工领域的分离提取关键技术、共性技术、技术集成研究,以及装备、介质研制和工程应用,广泛应用于抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、疫苗及抗     

地龙生物活性部位经膜分级分离后降压作用的比较研究

以新鲜红地龙的匀浆液为分离对象,对分离条件进行研究,采用不同孔径的聚偏氟乙烯膜进行超滤,对超滤液进行降血压活性的测定。研究经聚偏氟乙烯（PVDF）膜分级分离后地龙匀浆液产物的降血压活性。发现随着分子量的降低,膜分离产物的血管紧张素转换酶（ACE）抑制活性逐渐增大,以4000膜滤过液达到最大。证明在合适条件下以聚偏氟乙烯膜分离地龙匀浆液,能得到降血压活性高的活性部位。     

浅议膜分离技术在抗生素提取中的应用

抗生素在药物领域有着重要的作用,提取生产抗生素是药物生产的重要组成部分。因此,通过科学的方式来提取抗生素是药物科学领域的重要步骤。本文概述了通过膜分离技术来提取抗生素,而这里的膜分离技术主要包括纳滤膜、分渗透膜等多种膜分离技术,更好地为我国膜分离技术在抗生素提取上的应用发展出谋划策。     

膜分离技术在天然产物中的应用

膜分离技术具有选择性渗透的特点,是21世纪以来新兴的一门技术。本文介绍了膜分离技术的原理、分类与特点,并综述了其在天然产物分离纯化中的应用。     

书讯

<正>多级生物加工系统优化原理与技术化学工业出版社出版"十二五"国家重点图书。本书以相关项目研究成果为基础,从原料—转化—分离—废物资源化等生物过程复杂系统的整体性角度出发,阐述原料利用、转化反应、产物分离和废物资源化的相互作用和影响,介绍将上游生物转化与下游产物分离有机结合的优化策略,以及废物流的分流处理和综合利用。书中还结合具体的研究实例,系统介绍生物加工过程的绿色制造和无废制造。书号:9787122182135开本:16开定价:99.0元出版日期:2013年12月     

木糖醇大规模发酵生产策略

<正>发酵工艺是木糖醇生产的发展方向,其通过生物选择性催化,大幅度简化了原料预处理步骤和产物分离过程,有效提高从原料到产物的收率。文章对木糖醇大规模发酵生产中的主要技术环节,包括原料选择、水解方法、水解物脱毒与净化、微生物菌种选择、发酵过程与产物分离等问题进行了系统评述,并对这些关键环节的工艺策略选择提出了笔者的观点。     

多级生物加工系统优化原理与技术

<正>化学工业出版社出版"十二五"国家重点图书。本书以相关项目研究成果为基础,从原料—转化—分离—废物资源化等生物过程复杂系统的整体性角度出发,阐述原料利用、转化反应、产物分离和废物资源化的相互作用和影响,介绍将上游生物转化与下游产物分离有机结合的优化策略,以及废物流的分流处理和综合利用。书中还结合具体的研究实例,系统介绍生物加工过程的绿色制造和无废制造。     

生物质发酵制乙醇过程中消除抑制研究进展

生物质发酵制乙醇是新能源开发利用的热点,但发酵过程受到各种因素的抑制,致使其经济性下降。本文中,笔者分析了基质引起的高渗透压抑制,副产物引起的酵母细胞内环境酸化、能量代谢异常和产物乙醇对酵母细胞膜、关键代谢酶活性的抑制原因。依据各抑制机制,归纳综述了近年来消除抑制的方法,包括添加外源物质提高酵母耐受力、水解液脱毒、乙醇发酵耦合产物分离和优育菌种。展望了发酵过程抑制控制的研究发展方向,以期对其工业应用提供参考。