李元媛

（長江職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430074）

生物化工領(lǐng)域?qū)夹g(shù)的要求很高，科學(xué)技術(shù)和高新產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，帶動了生物化工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)應(yīng)用在生物化工領(lǐng)域的范圍和深度也在逐漸拓寬和加深。在生物化工領(lǐng)域如何更好地應(yīng)用膜分離技術(shù)來提高生物產(chǎn)品的純度和質(zhì)量是值得重視的問題?；诖耍疚膹纳锘ぜ夹g(shù)的發(fā)展及意義出發(fā)，具體分析了生物化工分離過程的重要性及一般步驟，然后對膜分離技術(shù)中的滲析式膜分離、過濾式膜分離和液膜分離具體應(yīng)用進行細致分析，結(jié)合液膜分離技術(shù)在生物化工應(yīng)用過程中存在的問題，對膜分離技術(shù)在生物化工中的應(yīng)用進展進行分析。

1 生物化工分離過程的重要性及一般步驟

1.1 生物化工分離過程的重要性

生物化工分離過程在生物化學(xué)工程中具有重要意義。所謂生物化工分離，指的是從發(fā)酵液或者相關(guān)的酶反應(yīng)液中分離出相應(yīng)的生物產(chǎn)品，是有效地將技術(shù)轉(zhuǎn)變化生產(chǎn)力是十分重要的環(huán)節(jié)。一般來說，生物產(chǎn)品指的是借助相應(yīng)的生物化工技術(shù)，從一些雜質(zhì)較高的發(fā)酵液中分離出一定的生物產(chǎn)品，以此來獲得更高純度的生物產(chǎn)品。在分離生物產(chǎn)品的過程中，必須借助相應(yīng)的生物化工技術(shù)才能夠得到符合質(zhì)量和要求的生物產(chǎn)品。由此可見，生物化工技術(shù)是生物化工工業(yè)化的重要方式。部分產(chǎn)物原料的分離過程往往存在一定難度，這是由相應(yīng)原料液的含量較低導(dǎo)致的，其分離技術(shù)的要求與實際的生物產(chǎn)品質(zhì)量間的差距過大不利于分離出高質(zhì)量的生物產(chǎn)品[4]，所以為了更好地提高生物產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，需要注重開發(fā)出新的分離工藝和技術(shù)。

1.2 生物化工分離過程的一般步驟

第一，對發(fā)酵液或酶反應(yīng)液進行預(yù)處理，然后對其原料液進行分離，在產(chǎn)物原料液的過濾過程中，需要做好過濾和離心操作。同時為了減少相關(guān)過濾介質(zhì)的阻力，需要有針對性的采用膜分離技術(shù)進行操作，以達到改善產(chǎn)物含量的效果。

第二，進一步分離。這一步驟是為了提高生物產(chǎn)品的含量，所采用的分離方法往往包括吸附、萃取等方式，借助相應(yīng)的活性產(chǎn)品來吸收一定的雜質(zhì)，以此來提高生物產(chǎn)品的純度。比如在進行ATP產(chǎn)品合成中，可以借助顆?；钚蕴縼碜鳛槲絼?，提高生物產(chǎn)品的純度。

第三，高度分離。這一步驟中使用分離技術(shù)對生物產(chǎn)品的要求較高，同時需要做好相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用，一般來說，可以采用一定的層析和電泳等方式，以此來達到提高生物產(chǎn)品純度的效果[6]。

第四。精制。精制這一分離技術(shù)往往是先進行結(jié)晶析出，然后進行干燥。比如在ATP合成時，可以借助離子來交換樹脂，并進行濃縮，然后采用五氧化二磷干燥器進行減壓干燥，最終會得到一定的ATP成品。

2 膜分離技術(shù)的應(yīng)用特點

2.1 在常溫下進行

膜分離技術(shù)在實際的分離過程中，造成的有效成分損失較少，所以特別適用于熱敏性物質(zhì)，在抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮中具有較好的分離應(yīng)用效果。

2.2 無相態(tài)變化

應(yīng)用膜分離技術(shù)能夠保持原有的生物產(chǎn)品特性，所產(chǎn)生的能耗較低，而且整個費用僅占蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3～1/8，能夠有效降低成本。

2.3 無化學(xué)變化

膜分離技術(shù)是典型的物理分離過程，整個分離過程不需要使用到化學(xué)試劑和添加劑，不會造成生物產(chǎn)品的污染。

2.4 選擇性好

在生物產(chǎn)品分離過程中，能夠在分子級進行物質(zhì)分離，所以能夠有效提高分離的質(zhì)量和效果，具有優(yōu)秀的性能。

2.5 適應(yīng)性強

膜分離技術(shù)的處理范圍廣泛，一般來說，可以進行連續(xù)的分離操作，也能夠間隙進行，分離工藝簡單，操作較為方便，能夠有效實現(xiàn)自動化操作。

3 膜分離技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 滲析式膜分離

滲析式膜分離技術(shù)是在操作過程中，對被處理溶液進行預(yù)先處理，將被處理溶液放在固體膜一側(cè)，然后將接納滲析組分的溶劑或者是溶液置于膜的另一側(cè)，并將一些料液中的溶質(zhì)或者是離子借助濃度和電位差推動穿透膜進入到相應(yīng)的接受液中，以此來達到分離的目的。

3.2 過濾式膜分離

過濾式膜分離技術(shù)是指將被處理液放在分離器的一側(cè)，然后借助其分離器自身的壓力和另外形成的額外壓力來推動處理液，更好地幫助處理液進行膜分離，這一過程最終形成一定的滲濾液，在此過程中，部分處理液沒有經(jīng)過膜分離，所形成的是濾余液。然后借助一定形式的混合氣體，滲濾液和濾余液能夠形成一定的滲濾氣和相應(yīng)的濾余氣。這種由于混合物質(zhì)間的差異產(chǎn)生的部分分子差異會在膜分離技術(shù)的應(yīng)用方面存在差異，也會導(dǎo)致部分濾液經(jīng)過液膜時出現(xiàn)不同的效果和組分。現(xiàn)階段所應(yīng)用的過濾式膜分離技術(shù)主要是基于滲濾和氣體滲透和微濾及超濾等，對于后續(xù)的膜分離技術(shù)應(yīng)用范圍的拓寬有一定示范作用。

3.3 液膜分離

結(jié)合實際的膜分離技術(shù)的應(yīng)用，液膜分離對于實際的料液會產(chǎn)生很大影響，在液膜分離過程中，主要包含料液和接受液以及液膜等部分，其中這三種液相在膜分離技術(shù)的應(yīng)用過程中相互獨立不受影響[8]。液膜分離主要是應(yīng)用萃取和反萃取的方式來實現(xiàn)的。在具體的操作過程中，由于操作方式的差異，可以將其分為支撐液膜技術(shù)和乳化液膜技術(shù)，兩種技術(shù)都能夠很好地應(yīng)用在液膜分離中。

4 液膜分離技術(shù)在生物化工應(yīng)用中存在的問題

膜分離技術(shù)具有多種優(yōu)勢，能夠有效提高生物產(chǎn)品的純度，提高分離質(zhì)量，但在膜分離技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，仍然存在很多問題，從而影響生物產(chǎn)品的分離質(zhì)量。在膜分離技術(shù)的應(yīng)用過程中，膜面很容易受到相關(guān)污染，在膜面形成一定的附著層，附著層的產(chǎn)生會降低膜面的透水率[9]，影響膜面使用性能的發(fā)揮，也容易出現(xiàn)相應(yīng)的濃度差異。為了有效降低濃度差的影響，往往是采用錯流流程對膜面進行優(yōu)化，整個錯流流程是將其過濾液主體水平流過膜面，這種濾液處理方式較為復(fù)雜，往往需要一定的技術(shù)水平。

在膜分離技術(shù)應(yīng)用過程中，往往容易出現(xiàn)膜污染問題，而且隨著運行時間的增加，膜面的透水率在逐漸下降，所以就需要及時清洗膜內(nèi)和膜面的污染物，以此來提高透水率。針對膜面和膜內(nèi)的清洗，可以采用化學(xué)清洗劑和高速水流，以此來達到提高清洗效果。膜分離原理較為簡單，在實際的生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較廣，不同的生物化工產(chǎn)品在實際的性能和性質(zhì)以及相應(yīng)的種類方面存在眾多差異，不同的膜分離技術(shù)會對生物產(chǎn)品產(chǎn)生不同的影響[10]。比如，一些膜面很容易受到膜孔堵塞，影響實際的生物產(chǎn)品的分離質(zhì)量，為了提高生物產(chǎn)品的分離質(zhì)量，就需要借助更加科學(xué)合理的膜分離技術(shù)來對分離技術(shù)進行優(yōu)化和改進，以此來提高膜分離技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。

5 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)和高新產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，帶動了生物化工領(lǐng)域的不斷發(fā)展。生物化工領(lǐng)域?qū)Ω咝录夹g(shù)的要求不斷增加。在生物化工領(lǐng)域應(yīng)用科學(xué)合理的膜分離技術(shù)可以有效提高生物產(chǎn)品純度和質(zhì)量。結(jié)合生物化工技術(shù)的發(fā)展及意義，應(yīng)該明確生物化工分離過程的重要性，同時要深刻理解膜分離技術(shù)中對發(fā)酵液或酶反應(yīng)液進行預(yù)處理和進一步分離以及高度分離、精制等步驟，并做好對膜分離技術(shù)中的滲析式膜分離、過濾式膜分離和液膜分離具體應(yīng)用，針對液膜分離技術(shù)在生物化工的實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的膜污染和膜面很容易受到膜孔堵塞等問題，應(yīng)該做好清洗和疏通，從而更好地將膜分離技術(shù)應(yīng)用于生物化工領(lǐng)域。