Công ty TNHH Song Song

Lọc thu hồi lactoferrin (sữa) và polyphenol (bia)

Ứng dụng lọc sắc ký thu hồi đã và đang trở thành một trong những công nghệ quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm nói chung và đồ uống nói riêng. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi cao, giữ lại hương vị và chất lượng của sản phẩm lọc. Hiện nay, phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi để lọc thu hồi lactoferrin trong sữa và polyphenol trong bia. Bổ sung lactoferrin trong thực phẩm chức năng giúp tăng miễn dịch cho cơ thể. Trong khi đó thu hồi polyphenol – chất tạo vị đắng trong bia giúp tăng độ ngon và hương vị của bia thành phẩm.

1. Sắc ký cột là gì?

Sắc ký cột là một kỹ thuật tách cơ bản liên quan đến việc đưa các chất lên trên cùng của cột được nhồi bằng vật liệu hấp phụ. Phương pháp này cho phép tách các thành phần khác nhau dựa trên ái lực khác nhau của chúng đối với chất hấp phụ và pha động, điển hình là chất lỏng hoặc khí. Khi hỗn hợp đi qua cột, mỗi chất tương tác với pha tĩnh và pha động khác nhau, dẫn đến tốc độ di chuyển và phân tách khác nhau.

Gồm các phương pháp sắc ký sau:

  • Sắc ký cột (phương pháp cổ điển)
  • Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography gọi tắt là HPLC)
  • Sắc ký trao đổi ion (IEX) là một dạng đặc biệt của HPLC

Sắc ký lỏng protein nhanh (Fast Protein Liquid Chromatography gọi tắt là FPLC) là một dạng sắc ký lỏng hiệu năng cao thường được sử dụng để phân tích hoặc tinh chế hỗn hợp protein.

Trong FPLC, pha động là dung dịch nước hoặc dung dịch đệm (buffer). Tốc độ dòng đệm được điều khiển bằng bơm và được duy trì ở tốc độ không đổi. Để cân bằng và rửa giải, cần có chất đệm chuyên biệt. Để điều chỉnh quá trình rửa giải cho phù hợp với chất cần tách, thành phần đệm có thể được thay đổi bằng cách định lượng những chất riêng lẻ từ các thùng chứa bên ngoài. Pha tĩnh thường là một loại hạt nhựa hình cầu, ví dụ như bao gồm agarose hoặc polymethacrylat. Hạt nhựa cho sắc ký FPLC có nhiều loại kích thước và bề mặt hạt được biến đổi tùy thuộc vào ứng dụng.

2. Ứng dụng của lọc sắc ký hấp phụ trong thu hồi lactoferrin

Ngoài ứng dụng quan trọng là chiết xuất protein lactoferrin trong sữa, lọc sắc ký thu hồi còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như:

  • Loại bỏ polyphenol chất tạo vị đắng trong Bia (ứng dụng quan trọng nhất của ngành bia)
  • Loại bỏ mùi tanh cá và vị cá trong collagen
  • Loại bỏ flavonoid (chất tạo vị đắng) trong nước ép cam chanh
  • Loại bỏ axit béo omega-3 trong dầu cá
  • Loại bỏ riboflavin (Vitamin B2) trong whey
  • Trích xuất protein lactoferrin trong sữa bò làm thành phần bổ sung cho sữa em bé và sản phẩm khác.
  • Trích xuất isoflavone trong đậu nành (estrogen có nguồn gốc từ thực vật giúp làm đẹp da, ngăn ngừa ung thư vú)
  • Trích xuất taurine (tăng cường hoạt động của cơ bắp)
  • Trích xuất protein trong khoai tây

3. Phân loại lọc sắc ký

Gồm 2 phương pháp:

  • Lọc sắc ký hướng trục (Axial Flow Column viết tắt là AFC)
  • Lọc sắc ký xuyên tâm (Radial Flow Column viết tắt là RFC
Lọc sắc ký dòng trục và lọc sắc ký xuyên tâm
Lọc sắc ký dòng trục và lọc sắc ký xuyên tâm

Lọc sắc ký cột hướng trục

Trong quá trình lọc chất lỏng chỉ đi theo 1 chiều từ trên xuống dưới nên có thể xảy ra hiện tượng giảm áp suất lọc do tắc nghẽn, làm cản trở hoạt động lọc, nhất là khi tốc độ dòng chảy cao. Điều này thường hay xảy ra ở quy mô sản xuất lớn.

Lọc sắc ký cột xuyên tâm

Là dòng chảy 2 chiều và liên tục, tốc độ dòng chảy cao, chảy qua hết toàn bộ cột hấp phụ. Chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra thấp kể cả khi khi lưu lượng dòng chảy cao giúp hạn chế tình trạng tụt áp suất lọc. Phương pháp này hoàn toàn có thể xử lý khối lượng lớn vật liệu cấp vào giúp tăng công suất lọc.

Ưu điểm của lọc sắc ký xuyên tâm so với lọc sắc ký hướng trục

  • Dòng chất lỏng 2 chiều
  • Giảm mức chênh lệch áp suất 20 – 50%
  • Nhựa lọc có thể rửa giải và tái sinh để tiếp tục sử dụng
  • Lưới lọc có sẵn các kích cỡ khác nhau
  • Thể tích không gian chết thấp (là không gian trên cột lọc mà các hạt không thể di chuyển đến)
  • Có trạm chuyên nạp nhựa lọc và xả nhựa lọc dễ dàng, giảm thiểu thất thoát nhựa lọc.

4. Quy trình lọc sắc ký hấp phụ thu hồi lactoferrin và polyphenol

Hệ thống lọc sắc ký hấp phụ của Nhà sản xuất Handtmann – Cộng hòa liên bang Đức có cấu tạo bao gồm:

  • Cột lọc sắc ký xuyên tâm
  • Cụm rửa giải và tái sinh nhựa lọc
  • Hệ thống CIP tự động
  • Cụm van và tủ điện điều khiển
  • Trạm nạp nhựa lọc vào cột lọc
  • Tank chứa…
Hình ảnh mô phỏng hệ thống lọc sắc ký xuyên tâm trong nhà máy
Hình ảnh mô phỏng hệ thống lọc sắc ký xuyên tâm trong nhà máy
Trạm nạp nhựa lọc và cột lọc sắc ký thu hồi lactoferrin

Quy trình lọc sắc ký thu hồi lactoferrin và polyphenol

Cột lọc tiêu chuẩn 260 lítĐặc tính
Vật liệu1.4404 (316L)
Vòng đệmEPDM
Lưới lọc20 – 80 µm
Kích thướcĐường kính: 0.82 m
Chiều cao: 1.46 m
Khối lượng645 kg
Áp suất lọcLên đến 10 bar
Lưu lượng15 - 22 m3/h / cột
Nhiệt độLên đến 95°C
Thể tích nhựa lọcPhụ thuộc vào thể tích cột có thể từ 21 – 2,000 lít/cột. Tuy nhiên thể tích cột tiêu chuẩn là 260 lít
Công suất lọcVới thiết bị lọc tiêu chuẩn 260 lít và khoảng cách tách 13.5 cm có thể đạt được công suất:
+ Bia: 22,000 lít/h
+ Sữa: 15,000 lít/h

5. Ứng dụng lọc sắc ký hấp phụ thu hồi protein lactoferrin ngành sữa

Để chiết xuất protein lactoferrin từ sữa và váng sữa ở quy mô công nghiệp, các nhà máy sẽ sử dụng thiết bị lọc sắc ký cột xuyên tâm. Sữa nguyên chất được thu thập tại các trang trại bò sữa và được bảo quản trong điều kiện lạnh cho đến khi đạt yêu cầu kiểm tra chất lượng và vận chuyển đến cơ sở chế biến. Khi sữa được vận chuyển đến cơ sở chế biến, ở đây sữa sẽ trải qua quá trình tách kem để loại bỏ chất béo và thu lấy sữa gầy (sữa tách kem). Sau đó, sữa gầy đi qua máy tiệt trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh trước khi thực hiện bất kỳ quy trình nào tiếp theo.

Để chiết xuất lactoferrin từ sữa bò, lựa chọn lý tưởng nhất là chiết xuất lactoferrin trước bước quy trình thanh trùng. Trong trường hợp này, sữa gầy sẽ được bơm qua cột sắc ký được nhồi sẵn nhựa lọc SP SepharoseTM Big Beads Resin (ví dụ: agarose) sao cho đạt được khả năng liên kết tối đa của hạt nhựa lọc để đạt được hiệu suất thu hồi cao.

Sau đó, cột lọc được rửa bằng nước và dung dịch đệm có nồng độ muối thấp, trước khi lactoferrin được rửa giải bằng dung dịch đệm có nồng độ muối cao. Sau đó, nhựa trong cột được tái sinh cho chu trình lọc tiếp theo bằng quy trình CIP sử dụng natri hydroxit (NaOH). Dung dịch lactoferrin – muối tinh khiết được xử lý thêm để loại bỏ muối và cô đặc dung dịch bằng phương pháp lọc tuần hoàn (diafiltration viết tắt là DF) và siêu lọc (ultrafiltration viết tắt là UF).

Sau đó, lactoferrin cô đặc trải qua bước thanh trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, sau đó là lọc vi mô (microfiltration) để loại bỏ bất kỳ hạt nào. Lactoferrin được cô đặc lần cuối bằng bước quy trình siêu lọc UF thứ hai và cuối cùng được sấy khô bằng công nghệ sấy thăng hoa hoặc sấy phun. Bột lactoferrin được pha chế và đóng gói theo kích thước mong muốn và nhu cầu của thị trường.

Quy trình trích xuất lactoferrin từ sữa bò
Quy trình trích xuất lactoferrin từ sữa bò

6. Hình ảnh lắp đặt thực tế hệ thống lọc sắc ký hấp phụ tại nhà máy để thu hồi lactoferrin và polyphenol

Hệ thống lọc hấp phụ sắc ký thu hồi lactoferrin và polyphenol
Hệ thống lọc sắc ký thu hồi lactoferrin trong sữa
Hình ảnh thiết bị lọc sắc ký xuyên tâm trong thực tế thu hồi lactoferrin
Hệ thống lọc sắc ký thu hồi polyphenol trong bia

Xem thêm video về hệ thống lọc màng cross-flow thu hồi CIP

Bạn cần tư vấn thiết bị lọc công nghiệp?

Vui lòng liên hệ SĐT 0931 301 504 (Call/ Zalo) hoặc 0774 032 843 để được hỗ trợ

Form báo giá Bộ chống tắc silo

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.

Bạn cần báo giá?

Form báo giá Máy nghiền

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.

Bạn cần báo giá?

Form báo giá cân định lượng

Bạn có gì thắc mắc?


Hãy gọi vào số hotline của chúng tôi, đội ngũ tư vấn của Song Song sẽ giải đáp mọi thắc mắc của bạn.

Form báo giá ống nối mềm BFM

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.