scan0084 2

106

Aparaty do prowadzenia ultrafiltracji mają zróżnicowaną budową. Główne typy konstrukcji spotykane w praktyce to:

-    nucza filtracyjna z membraną płaską, wykorzystywana najczęściej w pracach laboratoryjnych,

-    moduł kapilarny,

-    moduł spiralny ze zwiniętą membraną płaską.

9.3.4. Odwrócona osmoza

Odwrócona osmoza jest techniką membranową, podobną do opisanej ultra-filtracji, przy czym stosuje się membrany umożliwiające wydzielanie z roztworu składników o bardzo małej masie cząsteczkowej, takich jak rozpuszczone sole i cukry. Różnice ciśnień w aparatach dochodzą do 10 MPa. Przez membranę przenika prawie wyłącznie rozpuszczalnik.

Membrany o budowie niesymetrycznej i kompozytowej wykonywane są z octanu celulozy i innych estrów celulozy, poliamidów i ich kopolimerów z poliestrami.

Osmozę odwróconą stosuje się w biotechnologii głównie do otrzymywania czystej wody w produkcjach farmakologicznych.

Techniką pośrednią pomiędzy ultrafiltracją i osmozą odwróconą jest nano-filtracja wykorzystywana do zatężania cukrów i aminokwasów. Metoda ta jest np. stosowana do odzyskiwania laktozy z serwatki.

9.3.5. Permeacja przez ciekłe membrany

Ciekawym rozwiązaniem, znajdującym coraz więcej specyficznych zastosowań, jest wykorzystanie tzw. ciekłych membran, tj. cienkiej warstewki fazy ciekłej oddzielającej dwie fazy płynne. Selektywność i szybkość transportu różnych składników w fazie membranowej zależy od rodzaju cieczy stanowiącej membranę oraz własności rozdzielanych składników.

W praktycznych zastosowaniach membran ciekłych w procesach rozdzielania, wykorzystuje się obecnie dwie techniki ich przygotowywania:

-    membrany emulsyjne,

-    membrany unieruchomione.

Membrany emulsyjne stanowią układ trzech faz ciekłych. W fazie membranowej występuje w postaci mikroemulsji faza rozproszona. Z kolei membrana ciekła tworzy emulsję w fazie ciągłej. Najczęściej składnik permeuje z fazy ciągłej przez przegrodę ciekłą do wewnętrznej fazy rozproszonej.

Drugi ze sposobów otrzymywania membran ciekłych polega na zastosowaniu mikroporowatych membran stałych, których pory nasyca się cieczą spełniającą rolę membrany ciekłej. Unieruchomiona warstewka cieczy odznacza się dużą stabilnością mechaniczną.

9.3.6. Precypiiacja

precypitacja białek jest najczęściej stosowaną techniką ich oczyszczania, frakcjonowania i zatężania. W procesie wykorzystuje się zależność rozpuszczalności białek od temperatury i stężenia innych substancji tzw. precypitan-tów. Kontrolując temperaturę i stężenie precypitantu można wydzielać odpowiednie frakcje białek.

powszechnie używanymi precypitantami są:

_ siarczan sodu i siarczan amonu,

-    rozpuszczalniki organiczne: etanol, metanol, isopropanol,

-    polimery, np. polietylenoglikol PEG lub polietylenoimina PEI.

Do precypitacji kwasów nukleinowych, co stanowi etap w oczyszczaniu enzymów wewnątrzkomórkowych, stosuje się: sole manganu, siarczan streptomycyny, siarczan protaminy, PEI.

Schemat wydzielania przez precypitację może obejmować kilka etapów. W pierwszym etapie w wyniku dodania pecypitanlu, wytrąca się białka balastowe, które oddziela się przez filtrację od przesączu zawierającego właściwą frakcję. Do przesączu dodaje się kolejną porcję precypitantu, doprowadzając do wytrącenia pożądanego enzymu. Po filtracji osad enzymu ponownie rozpuszcza się w wodzie i poddaje oczyszczeniu, najczęściej metodami membranowymi.

9.4. Oczyszczanie substancji biologicznych

9.4.1. Krystalizacja

Krystalizacja jest stosowana do oczyszczania związków o małej masie cząsteczkowej, takich jak kwasy organiczne, aminokwasy, antybiotyki. Dla przykładu, kwas cytrynowy krystalizowany jest z roztworu wodnego. Penicylina G z kolei krystalizowana jest z alkoholu, w wyniku dodania octanu potasu.

Enzymy o wysokiej czystości są również otrzymywane w formie krystalicznej.

9.4.2. Metody membranowe

W praktyce, oczyszczenie preparatu od precypitantu polega na odsoleniu roztworu. Stosuje się głównie techniki membranowe.

Diafiltracja polega na zastosowaniu układu ultrafiltracyjnego z cyrkulacją roztworu oczyszczanego i stałym uzupełnianiu tego roztworu czystą wodą. Siłą napędową procesu jest różnica ciśnień. Przez membranę ultrafiltracyjną