Основні конструктивні типи для установок фільтрації

- рамні;

- установки з порожнистими волокнами;

- установки з рулонним фільтруючим елементом.

Рамні: особливості – фільтруюча мембрана має 4-кутні пластини, які мають різну площу поверхні (20х20х50х50 см). В раму поміщають 2 фільтруючих матеріала і всього 20-30 рам. Всі вони збираються в один кожух, який складає загальний наскрізний прохід речовини, а всього декілька токів речовини. Один всередину рами, за межі 2 фільтруючих елементів, тобто в самій рамі окремі токи.

Установки з порожнистими волокнами: більш продуктивні за об’ємом. В загальному циліндрі (кожуху) іде закріплення великої кількості порожнистих волокон (полімерів) – полівінілові кислоти, мікропористе скло. Внутрішній діаметр: 100мкм, товщина стінок кожної волокнинки 50 мкм. Конструкція представляє собою 10-100 тис пучків, розмір по висоті яких різний (2-3 м), і зверху і знизу знаходяться приймачі. Існує 2 фракції – очищена і баластні речовини, які зворотнім током з водою потрапляють у волокна і так очищаються.

Рулонні: не так поширені, фільтруючий матеріал одним великим шматком у вигляді рулону поміщається в фільтруючий патрон (у вигляді гармошки, в залежності віл укладки якої залежить хід рідини). Переваги: відсутність температурного впливу, відносно велика швидкість процесу, відсутні структурні зміни продукту, мінімальний вплив на нього, немає обмеження в будь-якій технології. Недоліки – великі витрати на електроенергію. Місце застосування: середні етапи, після стандартного біосинтезу або на фініші метода очистки (коли основна частина баласту відділена більш грубими методами, немає твердої фази, 5-10 розчинних складових, наприклад перед сушкою). Використання: ферменти, вакцини, полісахариди (принципіально – очистка і концентрування, але не відбувається розбавлення і менш тривалий процес).

Методи виділення продукту біосинтезу методом осадження:

Такі методи використовують для очистки білкових речовин (якщо або продукт, або баластна речовина є білком), які мають специфічну структуру: рН, температуру, гідратовану оболонку. Осадження є грубим методом, який використовують після відділення біомаси.

Висолювання (органічні розчинники і солі): при дії розчинників на білкові молекули з їхньої поверхні витискується вода, відбувається зниження розчинності білку – злипання і випадіння в осад. Вплив має розмір молекули білка, температура, рН, концентрація речовин (10-12 %), тривалість процесу осадження. В якості органічних розчинників використовують ацетон, ізопропіловий спирт, етиловий спирт. Висолювання відбувається в змішувачах, до 50 % насичення розчинником розчину, який в подальшому йду на сушку. Обмеження – природа продукту (деякі ферменти втрачають активність). Висолювання йде при охолодженні. Суть методу: сіль, яка міститься в розчині змінює заряд білкової молекули (=0), за рахунок чого знижується розчинність білків і вони випадають в осад. Солі, що використовують – аніони SO₄^2-, CH₃COO^- , катіони NH₄⁺, K⁺. Особливість: необхідно постійно вносити сіль та перемішувати (щоб не утворювалися локальні зони з солями), концентрація насичення залежить від молекулярної маси білку і що саме хочемо висолити. Таким чином білки з відповідною молекулярною масою – глобуляні і фібрилярні – можна висолювати в декілька етапів (спочатку з більшою молекулярною масою, потім з меншою і т. д.). Тривалість процесу ≈1 год, температура кімнатна. Після цього етапу, якщо продуктом є білок, який випав в осад, то працюють з ним, якщо розчин – отримують концентрований розчин і в подальшому використовують діаліз.

Адсорбційні методи очистки: останні, найбільш тонкі методи очистки (після отримання моно речовини – можна сконцентрувати, висушити і розливати очищений продукт). Висока ступінь очистки. До цих методів надходить досить очищений продукт (містить 2-3 компоненти близької молекулярної маси). Процес адсорбції відбувається на носіях – гелі фосфату кальцію (адсорбенти), Al(OH)₃, афінні сорбенти (високо специфічні до даної речовини).