生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的实际应用

梁健富

摘 要：在当前社会高速发展的背景下，人类各类生产生活行为面临的能源需求与日俱增，同时，在资源开发利用过程中，也面临越来越严峻的能源枯竭与环境污染问题。在这样的背景下，生物发酵技术逐渐成为能源供应的重要源动力。本文着力于对生物发酵技术的原理分析，探究通过渗透汽化耦合分离在生物发酵技术中的应用实践，从而为实现生物能源连续高效地提纯制备奠定坚实基础。

关键词：生物发酵;渗透汽化;耦合分离;概念;原理;实践

21世纪以来，生物学原理的应用变得越来越广泛，在工业生产、农林业发展、医学药物技术发展、能源开发与利用以及冶金、化工生产等诸多领域中都有普遍的涉猎，并对社会政治、经济发展、科技与军事进步，以及人民生活的方方面面产生深远影响，并能够为有效解决人类社会所面临的资源紧缺、环境污染以及人类健康等问题提供全新的科学技术支撑。可以说，生物学及相关生物工程的发展，必将成为推动当前社会科技创新与技术进步的中坚力量。

1 生物发酵的概念介绍及基本技术原理分析

广东肇庆星湖生物科技股份有限公司一直致力于以生物学原理为基础的生物发酵工程的研究与开发利用。广东肇庆星湖生物科技股份有限公司是以生物发酵和生物化工为核心技术的制造型企业，近年来承担并着力推进省、市关于“磷酸转移酶及其编码基因关键技术在食品添加剂呈味核苷酸的产业化应用研究”的科技计划项目。在新时代发展的新征程中，公司始终坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，牢固树立新发展理念，贯彻高质量发展要求，聚焦生物医药、高级食品大健康产业，强化创新驱动，加快转型升级，通过内涵发展、收购兼并和战略投资，着力打造成为具有全球竞争力的卓越生物科技企业。

本文牢牢把握公司发展方向，以生物发酵技术原理为切入点，研究生物发酵与渗透汽化耦合分离工艺的技术发展，并对该项技术的应用实践做出进一步深入探索。

1.1生物发酵技术的概念

生物发酵技术是生物工程的重要组成部分，其概念实质在于使微生物通过利用碳水化合物的发酵方式生产各种工业用各类溶液、药剂，或者化工生产的基础原料等。在我国，生物发酵技术经历了由农产手工加工向现代发酵发展的历史阶段，以机器生产代替手工操作，并逐渐实现了发酵生产与化学技术相结合的技术飞跃。

1.2 生物发酵的基本技术原理分析

生物学原理是生物发酵的基本原理。微生物是发酵生物发酵得以实现的核心元素，也是发酵工程發展的灵魂所在。微生物进行溶剂发酵有以下几种基本形式，即乙醇、丙酮—丁醇、丁醇—异丙醇、丙酮—乙醇、2，3—丁二醇和甘油发酵等。

2 渗透汽化分离技术的概念与原理分析

2.1 渗透汽化分离技术的概念

渗透汽化分离概念的首次提出是在18世纪初，最初用以描述水的选择性渗透作用。渗透汽化分离技术主要用于分离液体混合物，从而实现诸多工业应用与能源供给需求。

2.2 渗透汽化分离技术的原理分析

渗透汽化分离技术的基本原理在于被分离有机物分子与膜之间的分子相互作用力。原理表现为被分离的液体混合物的有机分子与膜的相互作用，在该种作用力之下，由于膜两侧的有机物局部蒸汽压力的不同，目标有机物分子通过渗透解吸为蒸汽，并通过压力差获得待分离有机物的传递动力，实现目标有机物的分离与提纯。

3 生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的实践要点及现实意义

3.1 生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的实践要点

一方面，在生物发酵与渗透汽化耦合分离技术中，膜材料的选择以及膜的制备方法、渗透量等特性决定了耦合分离技术的实际效果。在目前的技术应用中，PDMS材质的渗透汽化膜材料具有较高的渗透性与选择性。此外，采用两种或两种以上材质的复合膜材料也可以有效提高渗透分离效果，目前较为常见的是添加适当纳米粒子的复合膜以及在多孔支撑位置处涂覆超薄分离层的复合膜，对于突破膜结构的局限性、增强渗透性能和效果具有极高的技术应用价值。另一方面，在生物发酵与渗透汽化耦合分离技术中，有机物原液的温度与浓度也是重要影响因素。随着有机物原液温度的升高，渗透分离的总量也会随之提高，这是由于高温促进了膜材料的性能发挥，并同时促进了有机物的运行效率。

3.2 生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的现实意义

生物发酵与渗透汽化耦合分离技术在人类社会的各类生产生活中具有十分重要的现实意义。一方面，生物发酵与渗透汽化耦合分离技术能够实现对目标有机物的高效分离与提纯，相较于原始分离技术大幅度缩减了提纯成本，对目标有机物的获取质量也有了显著提升。另一方面，生物发酵与渗透汽化耦合分离技术是一项绿色环保技术，可以实现有机物分离零污染操作，避免对环境产生不利影响。此外，生物发酵与渗透汽化耦合分离技术为有效缓解能源枯竭与资源紧缺问题起到了一定程度的促进作用。

4 结束语

综上所述，渗透气化是一种分离液体混合物的新型选择性膜分离技术，在生物发酵与渗透汽化耦合分离技术具有低能耗、零污染等技术优势，近年来在诸多领域中均实现了普遍应用。将生物发酵同渗透汽化技术加以耦合，进行科学的优势互补，是一项重要的技术进步。在生物发酵与渗透汽化耦合分离技术的未来发展中，还存在很多技术待完善点与空白领域，需要进一步的深入研究与探索。

参考文献：

[1]叶宏，冯旭东，梁海燕，王静，等.渗透汽化有机膜分离异构体混合物的研究进展[C].中国化工学会，2009：58-62.

[2]张卫，虞星炬.乙醇发酵—完全细胞截留渗透汽化膜分离耦合过程[C].中国化工学会生物化工专业委员会，1995：235-239.