Методи розділення твердої і рідкої фаз
Використовують або безпосередньо після біосинтезу або після попереднього розділення, або коли утворюються 2 фази, які необхідно розділити. Існують 2 методи:
- розділення;
- центрифугування.
Фільтрування: процес розділення фаз при пропусканні суспензії через пористу (фільтруючу) перегородку. Кінцева мета: необхідність однієї або кількох фаз. Є найбільш ефективним якщо dчасток~80мкм. Основний показник – швидкість фільтрування:
.
Може подаватися тиск з одного боку фільтра або вакуум з іншого. Швидкість: від 10 л/год м2 до 2000 л/год м2 (теоретична швидкість) – тобто якщо теоретично швидкість 100, то практично на початку швидкість від 50-70 і до 100 вкінці.
Можна подовжити час високої середньої швидкості:
попередня обробка суспензії;
використання допоміжних фільтрувальних матеріалів.
Попередня обробка дещо схожа на осадження (коагуляція часток – внесення наповнювачів, які перетворюють осад в конгломерати, за рахунок чого зменшується густина самої суспензії, що зменшує забивання фільтру).
Допоміжні фільтруючі матеріали: на фільтр наноситься інший шар певної речовини, які відіграють роль додаткового фільтру (~1 мм). Основна частина часток затримується на додатковому фільтрі. Розмір його пор -10-20 мкм. Таким чином між самим фільтром і шаром часток утворюється простір, який дає можливість проходження культуральної рідини і утворюється фільтрат.
Обмеження: використовуються виробництва з крупними клітинами. Переваги: малі енергетичні затрати та затрати праці. Причини вибору: використання великих об’ємів, великих часток, стабільний продукт, необхідність відділення кристалів.
Центрифугування: процес розділення твердої і рідкої фази під впливом відцентрової сили. Основна характеристика центрифуг і самого процесу: критерій Фруда:
.
Чим більше критерій, тим більше швидкість обертання, більша роздільна здатність центрифуги. Значення: будь-яка звичайна - Fr~3,5 тис, надцентрифуги Fr~ тис., сепаратори Fr>12 тис.
Фугат (фільтрат) – рідина, яка утворюється після центрифугування. Сепаратори за своєю будовою трохи відрізняється від центрифугування (тонко шарове центрифугування).
Обмеження: не дуже висока густина суспензії (щоб не відбувалась залипання між тарілками), висока енергоємність, значна кількість ручної праці.
МАЛ.
Виділення: методи дезінтеграції біомаси
Дезінтеграція – руйнування. Використовується тоді, коли продукт є ендогенний. 1. руйнуємо клітини за допомогою дезінтегрування, 2. використовуємо зруйновану біомасу.
3 Методи:
- хімічні;
- фізичні;
- біологічні.
Хімічні: внесення в клітинну суспензію хімічних речовин, які збільшують проникність клітинної стінки (ці речовини руйнують окремі зв’язки в клітинній стінці, структура лишається, але пори збільшуються і вміст «витікає») – перекис водню, луги, гліцерин, сечовина і т. д.
Фізичні: найбільш поширені в промисловості, використовуються незалежно від об’єму. Наприклад: заморожування і відстоювання суспензії клітин (двічі, тричі) – відтаювання кристаликів льоду руйнує клітину; ультразвук – для неконцентрованих суспензій (в невеликих об’ємах), наприклад БАР (етап озвучування суспензій); метод струшування клітинної суспензії із скляним намистом (1-1,5 год); метод декомпресії – різні зміни тиску в апараті, де знаходиться суспензія (відбувається розрив клітинної оболонки внутрішнім тиском клітини), наприклад – виробництво білково-вітамінних концентратів, використовують для великих виробництв при екзогенному продукту.
Біологічні методи: руйнування клітини під впливом ферментів – біологічно-технологічні (доведення клітинної суспензії до автолізу, обмеження – кількість культури, якщо не буде впливати на якість продукції); використовують ферменти, які руйнують клітинні стінки організмів – ліричні (цитолітичні – загальний клас гідролаз, протеолітичні, специфічні, які руйнують різні зв’язки в клітинах – в промисловості використовуються рідко). Для виділення чіткої клітинної структури використовують моноферменти, які руйнують чітко визначені зв’язки в клітинній стінці (в невеликих об’ємах, наприклад, імуномодулятори) або чіткі ферменти – точкове видалення структури.