28. Методи концентрування, розділення твердої та рідкої фаз, методи дезінтеграції клітин.

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 d_часток~80мкм

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.

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 Методи екстрагування і концентрування

Екстрагування – у випадку з біосинтезом поверхневого способу (ферменти, інколи органічні кислоти, рідше - антибіотики). Основане на переведенні речовини із твердого стану в рідкий стан, з рідкої фази видаляють іншими методами. Поступає суха, комкувата маса (50-60 % поживного середовища)~20 % біомаса, ~20 % продукт. Екстраген – речовина, яка переводить компоненти в розчин, - вода, інколи використовують слабкі розчини 1-2 % NaCl, 1-2 % (NH₄)₂SO₄. Мета екстрагування – максимальне перечення цільового продукту в розчин, наприкінці процесу – отримання процесу з максимальною концентрацією продукту та отримання розчину з мінімальним вмістом баластних речовин. Параметри процесу: t (22-25⁰С), 5-7 рН, тривалість екстрагування.

Метод вакуум – випарювання. Принцип: випарювання води при низьких t_кип~25 ⁰С під вакуумом при короткотривалому контакті рідини з нагрівачем. 8000 л вологи, що випарюється за годину.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------