55 Сурет - Эмульсияны бөлудегі табақша барабан сепаратордың сызба нұсқасы:

Құбырылы жоғарғы центрифуга эмульсияны бөлуге арналған, араластырғышта алынады. Оның негізгі элементті араластырғыш болып жартылай цилиндрлі – ротор саналады, айналу жылдамдығы 13000-15000 айн/мин болып саналады. Бөлінетін эмульсия роторға төменнен беріледі. Ротордың айналуының жоғарылауы оның қарқынды айналуына әкеледі және ортадан тепкіш күштің әсерінен қабаттарға бөлінеді.Мұндайда сұйықтық үлкен тығыздыққа (ауыр) ие болатын барабанның шет – шеттеріне жылжиды, ал тығыздығы аз сұйықтық (жеңіл) орталық аумағында болады. Центрифуганың жоғарғы бөлігінде екі қабылдағыш бар, сол арқылы ауыр және жеңіл фракця шығарылып қоспа бөлінеді. Экстракциялық қондырғының қолданылуы үздіксіз жұмыс істейді. Бір ғана араластырғыштан және бір сеператордан тұрады,демек бір сатылы экстракциялауда көбінесе затты бөліп алу дәрежесі толығымен қамтамасыз етілмейді. Өңделген ертіндіден антибиотиктің жоғалуын азайту үшін көп рет (көп сатылы) экстракциямен іске асырылады. Мұндай жағдайда экстракция көп сатылы ортадан тепкіш экстрактор – сепараторда жүргізіледі, бұл кезде бір уақытта сұйықтықты араласыру, сондай–ақ сепарирлеу жүргізіледі.

ТМД-да экстракция құйылып тұратын экстрактор – сепаратор кеңінен қолданылады. Барабан – экстрактордың негізгі бөлігі екі камерадан тұрады.Әрбір камера араластырғыш элементтен тұрады(тұмсық, инжекторда экстракция процесі осының арқасында аластыруды қарқындатады) және сепарилеуші элемент (саңылауы бар табақша жұқа қабатты сепарацияны қамтамасыз етеді).

Ауыр және жеңіл сұйықтық екі сатының арасында қарама – қарсы жылжиды. Барабанда одан басқа да автоматты шығаруға арналған қондырғы бар, сепаратордың жұмыс істеуін тоқтатпай экстракция процесінде тұнбаны сумен жуады.Экстрактор – сепаратордың өнімділігі 10000 л/сағ.

Дифференциальды – контактілі экстракторлар экстрактордың басқа класына жатады. Экстрактор-сепаратордан айырмашылығы бұл экстрактордың роторында арнайы араластырғыш және бөлуге арналған табақша жоқ.Антибиотиктің бір фазадан екінші фазаға ауысуы бұл экстракторда сатылап емес, үздіксіз сұйықтық қарама – қарсы жылжумен орындалады. Ортадан тепкіш күштің әсерінен ротодың айналуынан ауыр сұйықтық қарама – қарсы жылжиды, ал жеңілі айналу осінің шет-шетіне жылжиды. Цилиндрдің саңылауынан экстрагент өтеді, экстрагент майда тамшыға бөлшектенеді және экстракция процесі жүреді, сақина мен цилиндрдің арасында ені 4-8 мм сепарирленген тамшылы тұтас қабат пайда болады. Мұндай қарама – қарсы көп рет араласатын және бөлінетін дифференциальды - контактілі экстрактор жоғары жылдамдықта жүретін экстракцияны қолдайды, ал оның өнімділігі сағатына бірнеше ондаған куб метрде алынады. Көп сатылы дифференциальды – контактілі экстракторлар, антибиотиктің концентрлену дәрежесін жоғарылатады және тазалығы жоғары экстракт алуға мүмкіндік жасайды.

Культуральды сұйықтықтан экстракция әдісімен бөліп алынған дайын өнім реэкстракцияға түседі, демек оны органикалық ертіндіден суға ауыстырады.Одан әрмен қарай атибиотикті концентрлейді, оны тазартады және оны бөліп алуды химиялық әдіспен іске асырылады.

Ион алмасу әдісі

Культуральды сұйықтықтан биологиялық активті затты бөліп алудың тиімді әдісінің бірі ол ион алмасу әдісі болып саналады. Бұл әдістің басқа әдіске қарағанда артықшылығы: аппаратуралық өрнектеуде қарапайымдылығы, ион алмасуда шайырдың көп рет қолданылуы, технологиялық процесті толығымен механизациялауға және автоматтандыруға мүмкіншілігі, сулы ертіндімен зиянды органикалық еріткішті қолданбай-ақ жұмыс жүргізіледі.

Ион алмасу әдісі биологиялық активті затты сорбирлеп, шайырдың ион алмасу қабілеттілігіне негізделген, ертіндіде және сорбент ионында болатын заттың ионымен эквиваленттің алмасуының арқасында жүреді.

Ион алмасу шайырлар немесе иониттер жасанды жоғарғы молекулалы органикалық зат, суда ерімейтін және органикалық еріткіштер болып келеді.

Иониттер ион алмасуды құрайды, жылжымалы немесе ионға қарсы деп аталатын, қарама қарсы ионмен зарядталуына байланысты, фиксирленген немесе анкерленген деп аталады.

Қарама-қарсы ионмен оң зарядталған иониттер катиониттер деп аталады. Қарама-қарсы ионмен теріс зарядталған иониттер аниониттер деп аталады. Одан басқа да амфотерлі иониттер, ол катион және анион алмасу топтарын құрайды.

Бейорганикалық және органикалық сұйықтыққа ионитті енгізгенде көп немесе аз мәнді қарама-қарсы ион сольватациясы және бір уақытта көлемінің ұлғаюы және фиксирленген ион, демек полимердің ісінуі. Иониттің үш еселенген құрлысы өзінің ісінуін шектейді.Ісінген иониттің қоюлануын сипаттап салыстыруға болады. Осындай құрылысын кеңістік торы деп атайды, ауыстырылатын ионың қозғалуымен іске асырылады. Ионның сорбирленуі және десорбирленуі үшін ионит енгіш болып келеді.

Ионитті алу әдісіне сәйкес полимеризацияға немесе поликонденсацияға бөлінеді.Басқа матрицаға ұзынша бойымен тізбек бір – бірімен көлденең көпір арқылы қосылғанды, химиялық тізбек деп атайды. Тізбек бойымен механикалық өрілуімен физикалық тізбек пайда болады.Химиялық және физикалық тізбекте мәнінің азаюы немесе көбеюі микроқуысты иониттің көлеміне әсер етеді, және оның енуіне де әсер етеді.

Иониттің ауысу қабілеттілігінің сипатамасы болып толығымен ауысатын сиымдылық ыдыс саналады, ауыспалы топтың санын көрсететін 1г ионитке тең келетін миллиграмм – эквивалент (мг-экв).

Экстракциялау әдісінің айырмашылығы,дайын компонент бір сұйықтықтан басқа сұйықтыққа ауысуы, сорбциялық әдіс сұйық пен қатты фазаның бір – бірімен масса алмасуына негізделген.

Ион алмасумен затты бөліп алу үш әдіспен іске асырылады: статикалық, динамикалық, хроматографиялық.

Статикалық әдіс ертіндіні өңдегенде ионитті араластыру және армен қарай бөлу болып табылады.Процесс көлемді аппаратта жүргізіледі, ертіндіде ионитті суспензирлеуге арналған араластырғыш бұлғағыш орнатылған. Ионит сорбциясы соңында дайын компонентті құрайтын мысалы, антибиотикті фильтрлеуде аналық ертіндіден бөлінеді, сумен жуылады жән аппаратқа қайтарылады. Аппаратта осылайша антибиотикті (элюция) бөліп алады, статикалық әдіс негізінде лабораториялық тәжірибеде қолданылады.

Динамикалық әдіс ион алмасу әдісінде антибиотикті бөліп алуда кеңінен қолданылатын әдістің бірі. Ионит қабаты арқылы ерітіндіні бір бағытқа қарай жіберу болып саналады. Ертінді қозғалуымен сорбирленетін ионмен қосылады, иониттің активті қабатымен байланысады (ион алмасу қабілетімен).Мұндай кезде жүретін ертінді өзімен бірге ион алмасу реакциясының өнімін әкетеді, демек ионды ығыстырады.Осының арқасында іс жүзінде ертіндіден антибиотикті толығымен бөліп алуға және ионит қабатының жәймен қанығуына әкеледі.Сорбенттен (элюциядан) антибиотикті динамикалық жағдайда бөліп алуда антибиотиктің толық десорбцияға жетуіне мүмкіндік жасайды және фильтрде активтігі жоғарғы (концентрленген) және тазалығы жоғары элюаты ала алады.

Ион алмасудың хроматографиялық зерттеу жұмысындағы артықшылығы басқа қоспадан ионитпен сорбирленген жоғары дәлдіке дейінгі антибиотикті бөліп алуда қолданылады.

Ион алмасуға арналған аппараттар. Динамикалық ион алмасуды іске асыруда негізгі аппарат ионитті фильтр саналады. Ионит толтырылған, тігінен орналасқан цилиндрлі ыдыс сол арқылы өңделген сұйықтық өтеді, фильтр көміртекті болаттан жасалған, сондай–ақ винипастан, шыныдан, плексигластан дайындалған.Демек, фильтрдің биіктігі диаметрінен екі есе үлкен болып дайындалған, ион алмасу (колоннасы) бағанасы деп аталады.

Антибиотик өндірісіндегі ион алмасуда фильтрдің екі түрі кездеседі: жабық (напормен) және ашық (напорсыз).

Жабық фильтр (56-сурет,а) құрылысы герметикалық нығыздалып жабылатын болып жасалған, напор арқылы сұйықтық өтеді, демек көлемді ішкі қысымның әсерінен. Фильтрдің ішіндегі түбіне диск саңылаумен орнатылған, қалпағы бұрандалы. Дискіге ион алмасу шайырды салады. Қалпағында ойылған ені 0,2-0,3 мм саңылау бар. Сұйықтық колоннадан жоғарыдан төмен қарай өтеді, ал ионит дәндерінің көлемі саңылаудың енінен үлкен колоннада ұсталады.Фильтрдің жоғарғы бөлігінде жоғарыдан жылжитын сұйықтықты бөлуге арналған қондырғы бар және сұйықтық жууға шығарылады, жуылатын сұйықтық төменнен беріледі.Тарататын қондырғы крестовина болып саналады, саңылауы бар құбыр винипласттан тұрады,сұйықтықтың біркелкі келуін немесе шығарылуын қамтамасыз етеді.Напорлы фильтрді іс жүзінде қолданғанда ертіндіні жоғарыдан берілгенде біраз кемшілігі бар, ионит қабат мұндай фильтрде қозғалмайды, және сығылған қысыммен сұйықтық айдалады. Бұл ионит бөлшектерден үгіліп түсіп канал пайда болады, сол арқылы сұйықтықтың біраз бөлігі өтеді, демек дәнің барлығы ион алмасу процесіне қатыспайды, бағананың өнімділігі азайады.

Бағананың өнімділігі тұрып қалған аумақта және шығарылуда азаяды, одан басқа да тұрып қалған аумақтың қабатында микрофлорамен фильтрді инфицирлеу қаупі бар.

56 сурет - Ионитті фильтр:

а-жабық ( напормен);

б-ашық ( напорсыз);

1-фильтрдің корпусы;

2-сұйықты тарататын қондырғы;

3-ионит;

4-колпақ;

5- дән тәрізді материал;

Ашық фильтрде (56-сурет, б) мұндай кемшіліктер жоқ. Нативті ертінді бұл фильтрге төменнен жылдамдықпен беріледі, ионит дәні сұйықтықта ұсталады. Бұл кезде иониттің әрбір дәні барлық жағынан ертіндімен жуылады және ионит тиімді қолданылады.Төменнен берілген сұйықтық бағанадан патрубка арқылы шығарылады. Жоғарғы кеңейтілген бөлігі бағанадағы иониттің майда бөлшектерін ауыр күштің әсерімен тұндыру үшін қолданылады, тұндырғыш функциясын атқарады. Тұнбаның тұнуы ағымның жылдамдығын азайтады, конусты бөлігі жылжыған кезде тұнған және сұйықтықты құйғанда басқа жаққа ағып кетеді, жоғары ернеуінен сақиналы қалтаға тұнған ионит бөлігі құюға арналған патрубка арқылы бағанаға қайтарылады.

Ашық фильтрдегі сияқты, бұл жабық фильтрде ион алмасу бағанадада антибиотик өндірісінде сорбция процесі жүзеге асырылады, ал содан соң антибиотик десорбцияланады. Бағананың жұмыс істеуі келесідей жүргізіледі. Бағанаға толтырып слынған ионит арқылы үздіксіз белгілі жылдамдықпен натрий ертіндісін өткізеді. Антибиотик ионитте біртіндеп қаныға бастайды.Қолданылған ертінді тазартылғаннан кейін канализацияға жіберіледі. Бағанадан шыққан ертінді антибиотик концентрациясы ионит мүмкіншілігінше қаныққанша, қалған активтілігі қажетті мәннен жоғары болғанша басқа бағанаға қайта сорбциялауға жіберіледі. Олай болса, антибиотик сорбциясы батареямен тобымен ион алмасу фильтрмен тізбектеліп қосылған. Жұмысқа қосылмаған фильтрде келесідей технологиялық ион алмасу циклінің операциясы жүргізіледі. Натрий етіндісін ығыстыру, бағананы толтыру, тұзсыз су, ионитті формалинмен, дезинфицирлеу элюция және содан соң иониттің регенерациясы жүргізіледі.

Антибиотик құрайтын элюат одан әрмен қарай концентрлеу операциясына және антибиотикті тазартуға жіберіледі.

Ашық фильтрдегі сияқты және жабық фильтрде бір ғана бір – бірімен байланысқан фаза, сұйық фаза, аппарат арқылы үздіксіз өткізіледі, ал периодты процесте қатты ионит – басқа фазада өзгереді. Маңызды технологиялық тиімділігі ион алмасу процесін жүргізуге мүмкіндік береді, үздіксіз принциппен бөлгіш аппаратта сорбция зонасында жуу, элюция, сұйықтыққа қарсы жылжу регенрациясы және әрбір зонада ионит береді .

Қазіргі кезде жаңа ион алмасу аппаратының үздіксіз жұмыс жасауын құруға жұмыс жасалуда, ал автоматтандыруға интенсифицирлеуге мүмкіндік жасайды, бұл антибиотикті бөліп алу және тазартудағы болашағы мол процесс.