2.1.3.Фільтрація
Зазвичай для відділення міцелію від культуральної рідини застосовують вакуум-барабанні фільтри безперервної дії. Фільтрацію починають до початку автолиза міцелію, оскільки при фільтрації автолізірованной культури міцелій не утворює щільної плівки на фільтрувальної поверхні барабана, а налипає у вигляді окремих тонких грудок, які самі не відходять в зоні В«отдувкиВ» фільтра, і їх доводиться видаляти уручну. При цьому тривалість фільтрації збільшується в 2 - 3 рази, вихід фільтрату різко падає, а сам фільтрат виходить дуже каламутним. Необхідно ретельно дотримуватися умови, що перешкоджають руйнуванню пеніциліну під час фільтрації, - охолодження нативного розчину до 4-6 В° С і систематична (після кожного завантаження) обробка фільтра, комунікацій та збірників антисептиками, наприклад хлораміном. Фільтр також повинен систематично стерилізуватися гострою парою.
Попередня обробка нативного розчину
Нативний розчин (фільтрат культуральної рідини) являє собою більш-менш каламутну, забарвлену в жовто-коричневий або зеленувато-коричневий колір рідина. Величина рН середовища залежно від штаму продуцента, складу середовища і тривалості процесу ферментації зазвичай коливається від 6,2 до 8,2. Дуже важливою характеристикою нативного розчину є вміст у ньому білкових речовин, що визначаються осадженням трихлороцтової кислотою або іншим відповідним методом.
Застосовується кілька способів попередньої обробки нативного розчину з метою звільнення від білкових домішок: осадження солями багатовалентних металів (наприклад, А13 + Fе3 + або Zn2 +), коагуляція таніном, термічна коагуляція при температурі 60-75 В° С і рН 5 , 5 - 6,0, осадження домішок катіонними детергентами типу четвертинних амонієвих підстав (наприклад, цетилпіридиній-бромідом або додецилтриметиламмонийхлоридом і т.п.). Застосування цих методів призводить до втрат антибіотика. Зазвичай в результаті коагуляції і подальшої фільтрації або сепарування втрачається від 5 до 15%) пеніциліну. При цьому коагуляція солями металів дозволяє видаляти не більше 50% загальної кількості білкових речовин.
Екстракція і очищення пеніциліну
Нативний розчин містить 3-6% сухих речовин. На мінеральні речовини припадає 30-40% сухого залишку, від 15 до 30% припадає на пеніцилін, а інше являє складну суміш органічних речовин, включаючи білки, поліпептиди, низькомолекулярні азотисті сполуки, вуглеводи, різні органічні кислоти і, залежно від штаму продуцента, та або інша кількість пігменту. Для виділення пеніциліну з цієї складної суміші можна користуватися методами, заснованими на адсорбції, екстракції або осадженні. У промисловості витяг активної речовини з нативного розчину засноване на екстракції не що змішується з водою розчинником при пригніченою дисоціації карбоксильної групи пеніциліну. У розчинник, крім пеніциліну, переходить велика частина органічних кислот. Мінеральні забруднення, велика частина азотистих сполук та інших органічних речовин залишаються у водній фазі, так що в результаті екстракції чистота продукту збільшується в 4-6 разів. До розчинників, застосовуваним для екстракції пеніциліну, пред'являються наступні основні вимоги:
мала розчинність у воді;
відсутність взаємодії з пеніциліном;
низька пружність пари при температурі 5-30 В° С;
можливість регенерації при температурі не вище 120 - 140 В°;
низька вартість.
З урахуванням цих та ряду інших показників основними розчинниками-екстрагентами були прийняті бутилацетат і амілацетат.
При екстракції пеніциліну з нативного розчину утворюються вельми стійкі, трудноразделяемие емульсін, що обумовлено наявністю в нативному розчині поверхнево-активних речовин. Це вимагає застосування спеціальних деземульгаторов. Зазвичай для цієї мети застосовують аніонні детергенти, наприклад сульфовані жирні або нафтенові кислоти. Зазвичай вибір детергенту визначається його доступністю і економічними міркуваннями. Для розділення емульсії в екстракторах-сепараторах, як правило, досить додавати до нативному розчину 0,05-0,1% детергенту. На стадії екстракції пеніциліну з нативного розчину використовуються або багатоступінчасті екстрактори-сепаратори типу «ЛувестаВ» і «РосіяВ», або двоступенева схема екстрагування (контактування підкисленого нативного розчину з бутилацетатом в спеціальних змішувачах і поділ емульсії на відцентрових сепараторах типу САЖ-3).
Для подальшого очищення пеніцилін витягують з буферного екстракту органічним розчинником (найчастіше бутилацетатом або хлороформом) при рН 2,0. Процес ведеться аналогічно бутілацетатной екстракції з нативного розчину. Ця стадія технологічно оформляється також із застосуванням багатоступеневих екстракційних машин або ввозяться вигляді двоступеневої противоточной екстракції з поділом фаз на сепараторах. Вихід становить близько 86% від кількості пеніциліну, що міститься в нативному розчині. Весь екстракційний процес вилучення і хімічного очищення пеніциліну проводиться за безперервною схемою.