21. Мембранные методы разделения в биотехнологии. Ультрафильтрация

Мембранные методы разделения — это группы технологий, основанных на применении полупроницаемых мембран для разделения компонентов сложных смесей, таких как жидкости, газы или суспензии. Мембранные процессы широко используются в биотехнологии для очистки, концентрации и разделения биологических продуктов, а также для очистки воды и сточных вод.

Основные мембранные методы:

1. Фильтрация: Процесс, при котором частицы, размер которых больше пор мембраны, задерживаются, а остальные компоненты проходят через мембрану.

2. Обратный осмос (RO): Используется для десалинации воды, очистки и удаления растворенных веществ, таких как соли и микроскопические загрязнители.

3. Нанофильтрация: Применяется для удаления более мелких частиц, чем в фильтрации, но менее эффективна, чем обратный осмос, в плане удаления ионов.

4. Ультрафильтрация (UF): Это процесс, при котором мембраны с порой размером от 0,1 до 0,01 мкм позволяют разделять макромолекулы и микроорганизмы от воды и низкомолекулярных веществ. Широко используется для фильтрации белков, клеток, вирусов и других биологических молекул.

5. Перфузия: Этот метод используется для разделения жидких компонентов в биотехнологии и медицине. Он включает в себя процесс разделения компонентов на основе различной проницаемости через мембраны.

Ультрафильтрация:

• Принцип работы: Ультрафильтрация использует мембраны с размером пор от 1 до 100 нанометров, которые пропускают воду и растворенные в ней молекулы с низкой молекулярной массой, при этом задерживая макромолекулы, вирусы и микроорганизмы.

• Применение в биотехнологии:

  • Концентрация белков: Ультрафильтрация широко применяется для концентрации белков, ферментов и других биомолекул из растворов.

  • Очистка и разделение: Метод применяется для очистки продуктов, таких как антитела, или разделения клеточных компонентов в биологических культурах.

  • Удаление загрязнителей: В биотехнологии ультрафильтрация может использоваться для удаления клеточных остатков, липидов и других нежелательных компонентов.

22. Мембранные методы разделения в биотехнологии. Микрофильтрация

Мембранные методы разделения основаны на применении полупроницаемых мембран, которые позволяют разделять компоненты жидких или газовых смесей на основе различий в их размере, форме или химических свойствах. Эти методы широко используются в биотехнологии для фильтрации, очистки и концентрации различных веществ.

Микрофильтрация (МФ) — это метод разделения, при котором используются мембраны с размерами пор от 0,1 до 10 мкм. Этот метод предназначен для удаления крупных частиц, клеток, бактерий и других макромолекул, но не задерживает вирусы или растворённые вещества с низкой молекулярной массой.

Основные характеристики микрофильтрации:

• Размер пор: Мембраны для микрофильтрации имеют поры от 0,1 до 10 мкм, что позволяет эффективно удалять частицы размером до 5 мкм.

• Применение: Микрофильтрация используется для фильтрации суспензий, клеточных культур, жидкости с микроорганизмами, а также для стерилизации жидкостей без изменения их химического состава.

• Процесс: Жидкость или газ проходят через мембрану под воздействием давления или вакуума, в результате чего крупные частицы задерживаются, а растворённые компоненты проходят через мембрану.

Применение микрофильтрации в биотехнологии:

1. Очистка клеточных культур: Для удаления клеточных остатков и крупных частиц из раствора.

2. Стерилизация жидкостей: Например, при стерилизации сока, молока, пивоваренных растворов, а также для удаления бактерий из биопродуктов.

3. Предварительная очистка: Микрофильтрация может быть использована как первый этап перед более тонкой фильтрацией или ультрафильтрацией.

4. Производство биопрепаратов: Применяется для очистки биопродуктов, таких как белки, ферменты и антитела, от примесей.