Культуральды сұйықтықтан метоболизм өнімін бөліп алу

Биологиялык активті зат мысалы, антибиотик культуральды сұйықтықта ертінді түрінде болады, оны шығарып алу үшін экстракция немесе ионалмасу әдісі қолданылады.

Сұйық экстракция әдісі

Сұйық экстракция бір сұйықтықтан басқа сұйық затты шығарып алу процесі болып саналады.Судан органикалық еріткішпен затты экстрагирлейді (экстрагент), ал органикалық еріткіштен затты сумен экстрагирлейді.Органикалық еріткіштің сумен араласпайтынын қолданады. Демек, экстракция процесіне екі сұйық фаза – экстрагент және бастапқы ертінді қатысады. Экстракциядан кейін алынған фазаны экстракт және рафинат деп атайды (немесе ертіндімен өңделген дейді).

Экстракция әдісі культуральды сұйықтықтан дайын компонентті бөліп алу ғана емес, және белгілі бір мөлшердегі қоспаны шығаруға және концентрлеуге мүмкіндік береді.Белгілі бір көлемдегі заттың сулы ертіндісін экстракциялау үшін, мысалы антибиотикке органикалық ертіндінің (экстрагенттің) ерімейтін немесе суда әлсіз еритін белгілі мөлшерін қосады.

Сулы және органикалық фазаны араластырады және сосын бөледі, тұндырады немесе центрифугирлейді. Нәтижесінде экстракт алады және қолданылған ертінді алынады. Лабораториялық жағдайда экстракция бөлгіш воронкада жүргізеді. Экстракция процесінің негізгі сипаттамасы болып К_р тарату коэффициенті саналады, ал органикалық фазадағы таратылатын заттың тепе – тең концентрациясының С_о (экстракт) сулы фазадағы С_в (рафинатқа) тепе – теңдік концентрациясына қатынасы болып келеді:

К_р = С_о / С_в .

Тарату коэффицентінің мәні бойынша экстрагенттің экстракциялау қабілеттілігі туралы талқыланады. К_р тарату коэффициенті жоғары болған сайын, осы экстрагенттен дайын компонентті шығарып алу қабілеті де жоғары болады. Затты бөліп алу экстракциялау процесінің ұзақтығына байланысты. Бірақ көптеген биологиялық активтік заттар үшін экстракция процесінде лабильді экстракциялау уақытын қысқартады. Одан басқа үлкен көлемдегі культуральды сұйықтықты қайта өңдейді (ондаған тонна), сонымен қатар экстракциялау уақытын азайтуды қажет етеді.

Экстракция процесінің жылдамдығын ұлғайтуда фазаның бетін бір – бірімен өзара әрекетесуін барынша бөлу қажет.Бұл экстрагент қарқынды диспергирлегенеді майда тамшыға дейін, басқа сұйықтыққа біркелкі таратылады. Бұл кезде фазаның бетіне жанасатын бетінің ауданы өсіп қана қоймайды және бөлінетін заттың ауысуындағы кедергісі азаяды. Экстракция процесінің жылдамдығының ұлғаюы сұйықтықтың қарама–қарсы жылжуына жағдай жасайды. Бұл жағдайда экстрагенттің дайын компонентін құрамайтын ертіндімен байланысты болады, онда тікелей қаныққан дайын компонент экстрагенттің бастапқы ертіндісімен байланыста болады.

Көптеген культуральды сұйықтық ақуызды, жоғарғы аминдерді, май қышқылының тұзын құрайтынды эмульгатар деп атайды. Культуральды сұйықтықта экстрагенттің диспергирленуінен берік эмульсия пайда болады,толығымен бөлінбеуінің себебінен, дайын компоненттің және ертіндінің жоғалуына әкеледі. Эмульсияның бұзылуы ортадан тепкіш күштің әсерінен болады.Эмульсияның бұзылу ұзақтығы минимальды болуы керек (10сек көп емес). Сондықтан экстракция, мысалы антибиотик ортадан тепкіш экстрактор – сепараторда жүргізіледі және бір мезгілде эмульсияның бұзылуы екі сатыда да болуы мүмкін, біріншісінде экстракция процесі бір аппаратта, ал ортадан тепкіш сепараторда немесе эмульсияны суперцентрифугирлеп бөлуде.

Өнімділігі аз мөлшерде өндірілетін зауыттарда периодты экстракция қолданылады, ал араластырғыш бұлғағышы бар аппаратта түбі конусты бөлгіш воронкада жүргізіледі. Аппарат салқындатуға арналған жейдемен жабдықталған. Аппаратқа культуральды сұйықтықтың және экстрагенттің белгілі мөлшерін құяды, рН мәнін қажет мәнге жеткізуге дейін қышқыл немесе сілті ертіндісін құяды. 10-20 минут араластырады, сулы және органикалық фаза сепарациялау әсерінен бөлінеді.

Зауытта тәулігіне ондаған тонна культуральды сұйықтықты үздіксіз экстракциялап өңдеуде қолданылады. Культуральды сұйықтық, күкірт қышқылы (немесе сілті ертіндісі) және органикалық еріткіштер экстрактор – араластырғышқа беріледі. Араластырғышта алынған эмульсия табақша сепараторға немесе түтікшелі жоғары центрифугирлеуге бөлуге жіберіледі.

Экстракциялауға арналған апараттар.Экстракциялаудың және сепарирлеудің жеке процесінде көбінесе құйылып тұратын инжектор – араластырғыш қолданылады (54-сурет), мұнда сұйықтық жұқа диспергирленуге жетеді. Мұндай араластырғыштың құрлысы қарапайым және сенімді, қозғалушы бөлігі болмайды.

54 сурет - Құйылып тұратын араластырғыш-инжектор:

1-тұмсық;

2-саңылау;

3-штуцер;

4-соратын құбыр өткізгіш;

САЖ- 3 М сепараторы антибиотик өндірісіне арнайы жасалған. Эмульсия сепараторға жоғарыдан беріледі, барабанның орталық аузы арқылы төменгі бөлігіне беріледі және табақша ұстағыш саңылау арқылы барабан камерасына түседі, табақшада екі саңылау бар, сол жерден табақша арасындағы саңылау арқылы сұйықтық өтеді. Сепаратор ротордың айналуы 4000-7000 айн /мин ортадан тепкіш күшті құрайды, осы күштің әсерінен ауыр сұйықтықтар барабанның шеттеріне лақтырылып табақша бойымен төмен қарай ағады, ал жеңілі табақша бойымен жоғары көтеріледі (55-сурет).

Ауыр сұйықтық барабанның шет-шетімен көтеріледі, қақпағындағы саңылау арқылы үздіксіз ағыммен барабаннан шығарылады.Жеңіл фракция барабаннан табақша ұстайтынның арасындағы сақиналы саңылау арқылы шығарылады.