47. Концентрування цільового продукту: перелік стадій, їх характеристика

Залежно від товарної форми, яку необхідно отримати, а також від властивостей цільового продукту і культуральної рідини (або твердофазної культури), що переробляється, використовують ті або інші способи концентрації і виділення продуктів мікробіологічного синтезу. Простий спосіб переробки культуральної рідини — обезводнення шляхом випаровування або висушування без виділення цільового продукту в чистому вигляді. Отримуваний концентрат, крім основного продукту, містить біомасу культури – продуцента БАР, залишки поживних речовин і піногасник, інші метаболіти.

Для попереднього концентрування (згущення) широко використовують флотацію. Основною рушійною силою флотації є спливаючі бульбашки газу, які захоплюють клітини і виносять їх на поверхню. В результаті над шаром відпрацьованої культуральної рідини утворюється пінний шар, в якому сконцентровані клітини. Процес проводять в спеціальних апаратах - флотаторах, в яких нагнітають повітря і, в залежності від їх конструкції, диспергують його через барботер або ежектор, піну гасять і виводять сконцентровану в 4-6 разів суспензію клітин.

Для подальшого концентрування і відділення біомаси використовують сепарування (одноступеневе або багатоступеневе). Для концентрування суспензій та емульсій використовують сепаратори-згущувачі.(наприклад, відділення кашалотовою жиру, застосовуваного для піногасіння, від культуральної рідини). Застосування сепарування дозволяє з високою швидкістю обробляти більші обсяги важкофільтруємих суспензій, значно інтенсифікувати виділення й концентрування мікроорганізмів без істотних втрат і змін цільових продуктів. Рушійною силою процесу сепарування є відцентрова сила. Істотним недоліком сепараторів є швидка забиваємість мундштуків і міжтарільчатого простору механічними включеннями й мертвими дріжджами. Тривалість роботи сепараторів без чищення залежить від якості вихідної суспензії й правильної експлуатації й становить 12...24 години. Позитивний вплив на роботу сепараторів робить стадія флотації, при якій сепарируєма суспензія звільняється від ряду механічних домішок, що засмічують міжтарільчатий простір і отвори в мундштуках. Для більш ефективної роботи сепараторів вхідна дріжджова суспензія попередньо пропускається через сітчасті фільтри.

Осадженням називають процес, в якому додавання певних реагентів або зміна физико-хімічних умов викликає випадання розчиненої речовини (частіше за весь білок) в осад. Осадження широко застосовується у ферментній промисловості. Найчастіше для осадження ферментів використовують нейтральні солі (в цьому випадку процес називають висолюванням) або органічні розчинники, а також методи, засновані на зміні температури або рН розчину, додаванні високомолекулярних полімерів і ін.

Осадження органічними розчинниками: При додаванні до розчину ферменту (етанолу, метанолу, ізопропанолу, ацетону і ін.) знижується діелектрична постійна середовища. При цьому руйнується оболонка гідрату білка, і він випадає в осад. Концентрація розчинника, необхідна для осадження різних білків. На процес осадження ферментів органічними розчинниками впливає температура процес проводять від 0 до 5°С; для цього водний розчин ферменту охолоджують до 1—2°С, а розчинник – до мінус 10—15°С для уникнення нагріву

Висолювання пов’язане з посиленням орієнтації диполів води іонами солей, що приводить до руйнування шару гідрату навколо молекул білка і його коагуляції. Використовують сульфат амонію, хлорид натрію. Концентрація солі, що додається зазвичай близька до концентрації насичення. Сіль додають в сухому вигляді, невеликими порціями, при постійному перемішуванні, щоб уникнути утворення локальних зон з підвищеною концентрацією солі. Після чого утвор. осад. Висолювання використовують не тільки для виділення ферментів, але і для їх очищення від небажаних домішок.