1.2.2 Экстракция пга

Экстракция полимера происходит на специальной ферментативной линии “Bioengineering” (рис.3.). Полученная в результате ферментации культуральная жидкость концентрируется в специальном вакуумном выпаривателе до достижения состояния суспензии с концентрацией 300 – 350 грамм/литр. Далее суспензия концентрируется в центрифуге. Полученная паста с влажностью ~ 50% передается в экстрактор в присутствии 5% раствора додецилсульфата натрия, в соотношении 4 – 5 литров на килограмм пасты. Экстракция проводится при температуре 60 градусов Цельсия в течение часа, с постоянным перемешиванием.

На следующем этапе полимер отделяется от экстракта в центрифуге. Полученный фугат направляется на очистку, а полимер подаётся в сборник, где промывается дистиллированной водой.

От дистиллята, полимер также освобождается в центрифуге, затем проходит процесс стерильной сушки и упаковки. Для получения высокоочищенного полимера производят специальные мероприятия по доочистке в дихлорметане с последующим осаждением при помощи гексана [2,5].

На данный момент учёными описано более 150 различных типов полигидроксиалконатов (ПГА), но реально получаемые и активно исследуемые полимеры данного класса в основном - это гомогенный поли-3-гидроксибутират и сополимеры 3-гидроксибутирата 3-гидроксивалерата (ПЗГБЗГВ), 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата (3ГБ/ЗГГ), 3-гидроксибутирата [12].

Рисунок 3 – Ферментативная линия “Bioengineering”

Полученный в результате экстракции полимер 3-гидроксивалерат использовался мною в дальнейшей работе.

2. Материалы и методы

2.1. Объект исследования

В работе использовали 3 – гидроксивалерат (3ГВ), полученный микробным биосинтезом с использованием Cupriavidus Eutrophus в виде исходных гранул размером 1 – 2 см.

2.2. Оборудование

Оборудование, на котором проводилась работа:

1. Ультрацентробежная мельница Retsch ZM 200 с набором сит с ячейками различного диаметра (2, 1.5, 1, 0.5, 0.12 мм) (рис.4.).

2. Просеивающая машина Retsch AS 200 с набором сит разного диаметра (800, 710, 500, 300, 100, 80, 63, 40, 20 мкм) (рис.4.).

3. Сушильный шкаф Memmert UF260, с принудительной конвекцией и регулировкой температуры (рис.4.).

Рисунок 4 – Оборудование, используемое во время работы, слева – направо: ультрацентробежная мельница ZM 200, просеивающая машина AS 200, сушильный шкаф UF260

3. Получение полимерных фракций

3.1 Однократный размол полимера

Гранулы полимера засыпались в ультрацентробежную мельницу, при скорости вращения ротора 18000 оборотов в минуту, использовалась кассета с ситом диаметром 2.0 мм. В мельнице измельчение происходит под действием сил удара и сдвига между ротором и неподвижным кольцевым ситом. Полимер попадает на ротор через воронку, центробежное ускорение отбрасывает частицы на край ротора, где они предварительно измельчаются при ударе о клинообразные зубцы, тонкое измельчение происходит между ротором и неподвижным кольцевым ситом. Механика процесса измельчения изображена на схеме ниже (Рис.5.).

Рисунок 5 – Схема измельчения полимера в ультрацентробежной мельнице

Далее металлическая кассета с измельченным полимером извлекается, полученный полимер собирается, конечная масса представляет собой конгломерат микрочастиц различной величины (Рис.6.).

Рисунок 6 – Собранный после размола полимер

На следующем этапе полученный полимер помещается в просеивающую машину, с заранее установленными ситами различного диаметра. Последовательность сит сверху вниз: 800 мкм, 710 мкм, 500 мкм, 300 мкм, 100 мкм, 20 мкм. Фракционирование происходит методом мокрого рассева с ситовым ускорением 1.5 mm/G, в течении 20 минут.

После окончания фракционирования сита с уже распределенной полимерной фракцией помещаются в сушильный шкаф, где происходит удаление излишков влаги и сушка частиц.

После процедуры сушки, полимер последовательно собирается с каждого сита и взвешивается. Определяется его фракционный состав. Фракционный состав после однократного помола, представлен в таблице №1.

В результате однократного помола на мельнице при 18000 оборотов в минуту, мы наблюдаем наибольшее количество микрочастиц с размером фракции “100 – 299 мкм”.

Таблица №1 – Распределение полимера по фракциям после однократного помола

Размер, мкм	% от собранной массы
≥ 800	8.32
799 - 710	3.4
709 - 500	14.12
499 - 300	28.23
299 - 100	41.13
99 - 20	4.61

Рисунок 7 – Наглядная схема отношения размеров получаемых микрочастиц. Пропорции в рядах сохранены. Первый ряд – крупная фракция (800 мкм, 710 мкм, 500 мкм). Второй ряд – средняя фракция (500 мкм, 300 мкм, 100 мкм). Третий ряд – мелкая фракция (100 мкм, 80 мкм, 63 мкм, 40 мкм, 20 мкм.)

Характеристики просеивающей машины AS 200 и набора сит позволяют нам просеивать микрочастицы в диапазоне от 25 мм до 20 мкм.