16. Методы выделения и очистки при производстве биопрепаратов.

Завершающей стадией любого биотехнологического процесса является выделение и очистка целевого продукта. Эта стадия зависит от того где накапливается продукт, в самом микроорганизме, на его поверхности или выделяется в культуральную жидкость. При выборе метода необходимо учитывать следующие факторы:

-свойства культуральной жидкости

-свойства выделяемого продукта

-требования к конечной форме продукта

-технологические и технико-экономические показатели.

Все методы делятся на две группы в зависимости от того где находится выделяемое вещество в растворе или в виде твердой фазы.

Для целевого продукта в виде твердой фазы используются: осаждение, флотирование, фильтрование, микрофильтрация, ультрафильтрация, центрифугирование, сепарирование.

Для целевого продукта в растворенном виде используются: экстракция, адсорбция, кристаллизация, диализ, упаривание.

Часто невозможно выделить целевой продукт с помощью одного метода. Тогда применяют комбинацию нескольких методов.

Осаждение это процесс, в котором при добавлении реагентов или при изменении физико-химических условий происходит расслоение дисперсных систем. В качестве реагентов используют высокомолекулярные полимеры, органические растворители.

Флотирование -это метод выделения и концентрирования твердой фазы путем вспенивания культуральной жидкости воздухом, при котором взвешенный биологический материал адсорбируется на поверхности раздела фаз.

Фильтрация это пропускание через фильтрующий материал, на котором задерживается твердая фаза.

Микрофильтрация и ультрофильтрация это пропускание через мембраны.

Центрифугирование и сепарирование это разделение под действием центробежных сил.

Экстракция это процесс разделения смеси с помощью избирательных растворителей (эксрагентов). Физическая сущность этого процесса состоит в переходе извлекаемого компонента из жидкой или твердой фазы в фазу жидкого экстрагента при их соприкосновении

Адсорбция это процесс поглощения из раствора нужных компонентов твердым веществом – адсорбентом. Это процесс избирателен и обратим. Используются молекулярные сорбенты.

Кристаллизация это способ получения целевого продукта в твердом виде, в виде кристаллов – основан на изменении растворимости твердых веществ. Основным условием является получение пресыщенного раствора.

Обратный осмос является мембранным методом разделения на пористых мембранах.

Упаривание это процесс концентрирования растворов путем частичного удаления растворителя упариванием жидкости.

16. Методы осаждения, флотирования, фильтрации.

Осаждение (седиментация) это процесс, в котором при добавлении реагентов или при изменении физико-химических условий происходит расслоение дисперсных систем. В качестве реагентов используют высокомолекулярные полимеры, органические растворители.

Для проведения процесса используют ряд методик: отстаивание, коагуляция, флокуляция, высаливание, осаждение органическими растворителями и высокомолекулярными полимерами, осаждение ионами металлов, применение носителей.

Флотирование -это метод выделения и концентрирования твердой фазы путем вспенивания культуральной жидкости воздухом, при котором взвешенный биологический материал адсорбируется на поверхности раздела фаз «воздух-жидкость» и всплывает на поверхность жидкой фазы вместе с пеной, которую легко отделить.

Процесс осуществляется в специальных аппаратах – флотаторах.

Фильтрация это процесс разделения твердой и жидкой фаз, т.е. пропускание через фильтрующий материал, на котором задерживается твердая фаза.

Для увеличения скорости фильтрации культуральной жидкости ее предварительно обрабатывают. Используют следующие способы обработки: кислотную, тепловую, реагентную коагуляцию, введение полиэлектролитов, добавление наполнителей

Кислотная и тепловая коагуляции используются в том случае если целевой продукт устойчив при изменение рН раствора и температуры. При такой обработке происходит свертывание и коагуляция белков, уменьшается вязкость фильтрата. Нативный раствор освобождается от ионов кальция, магния, железа и др.

Полиэлектролит и наполнители добавляют непосредственно в культуральную жидкость, они образуют нерастворимый осадок с веществами находящимися в культуральной жидкости. Выпавший осадок предотвращает слипание частиц мицелия, способствует образованию гранул, мицелий приобретает комковатую структуру и образует при фильтрации хорошо проницаемый слой.

Реагентная коагуляция проводится солями аммония.

Микрофильтрация и ультрофильтрация это пропускание через мембраны, обеспечивающие удержание клеток микроорганизмов на мембране и получение раствора свободного от взвешенных клеток. Ультрофильтрация задерживает не только клетки но и крепкие молекулы растворенных веществ.