氨基酸的浓缩

任务3　氨基酸的浓缩

浓缩是指低浓度溶液通过去除溶剂变为高浓度溶液的过程。常用的方法有减压蒸发浓缩、薄膜蒸发浓缩等。

一、减压蒸发浓缩

减压蒸发浓缩，即降低液面压力使液体沸点降低的加热蒸发过程。由于减压是通过抽真空来实现的，减压蒸发浓缩也被称为真空浓缩、真空减压浓缩。

用于减压蒸发浓缩的设备有各种型号与构造，但其基本构成均包括可以加温的浓缩罐、冷凝器和受液器。图5－4为常见的真空减压浓缩罐图。

氨基酸一般对热比较稳定，可以在较高的温度下进行浓缩，以加快浓缩速度。

二、薄膜蒸发浓缩

薄膜蒸发浓缩，是指使液体形成薄膜后进行蒸发浓缩的过程。成膜的液体有大的汽化表面，热传导快而且均匀，可避免药物受热时间过长。

图5－4　真空减压浓缩罐及示意图

1—浓缩罐；2—第一冷凝器；3—气液分离器；4—第二冷凝器；5—冷却器；6—受液器

根据处理料液的性质不同，可选用不同的薄膜蒸发器。升膜式蒸发器适用于蒸发量较大、有热敏性、黏度适中、易产生泡沫的料液，不适用于高黏度、有结晶析出或易结垢的料液。降膜式蒸发器适用于蒸发浓度较高、黏度较大、有热敏性的料液。刮板式薄膜蒸发器适用于高黏度、易结垢、热敏性的料液，但其动力消耗大。离心式薄膜蒸发器则适用于高热敏性物料的浓缩。

在氨基酸的制备过程中，浓缩的目的是提高氨基酸的浓度以利于其结晶，但浓缩过程中难免会有氨基酸的结晶析出，因此采用刮板式薄膜蒸发器更为合适。

三、膜过滤浓缩

膜分离技术是利用半透膜的选择透过性进行物质分离纯化的技术。膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透，其中纳滤和反渗透能够截流相对分子质量很小的粒子，甚至盐离子，因此可用于去除氨基酸溶液中的溶剂，使氨基酸溶液得到浓缩。

纳滤是一种分离范围介于超滤和反渗透之间的膜分离技术，选择不同相对分子质量截留值的纳滤膜可使相对分子质量在100～1000之间的溶质分离。同时，纳滤膜带有电荷（正电荷或负电荷），对溶质的透过具有电荷选择性，只有带有与纳滤膜相反电荷或不带电荷的溶质才容易通过纳滤膜，因此通过调节溶液的pH有目的地使目标氨基酸带有与纳滤膜相同的电荷，而其他氨基酸带有与纳滤膜相反的电荷，能使目标氨基酸得到浓缩的同时实现与其他氨基酸的分离。用纳滤浓缩氨基酸溶液还可同时起到脱盐的作用。利用纳滤技术浓缩氨基酸溶液的关键是纳滤膜的选择和操作pH的确定，应通过实验选择使目标氨基酸最大限度地被截留，而盐及其他氨基酸最大限度地被去除的纳滤膜。

反渗透技术是在较高的压力下，仅使溶液中的水透过膜，而其中的大分子、小分子有机物及无机盐全部被截留的一种膜分离技术，因此可用于氨基酸溶液的浓缩。用反渗透技术浓缩氨基酸溶液的优点是氨基酸完全不损失，缺点是没有分离和脱盐作用，操作压力也较高。反渗透技术比较适合于成分单一且不需脱盐的氨基酸溶液的浓缩。