Очистка БАВ

Электрофорез

Электрофорезом называют разделение БАВ благодаря различной скорости их перемещения в электрическом  поле. Постоянная скорость U_e достигается частицей с зарядом q, в жидкой среде под влиянием электрического поля с напряженностью Е, определяется балансом сопротивление жидкои среды, действующее на частицу электростатическая сила -qB.

Для глобулярных белков можно использовать закон Стокса в применении к сопротивлению сферы частицы, имеющей радиус  г и движущейся в ньютоновской жидкости с вязкостью.

Поскольку в общем случае каждый белок имеет свой собственный, только ему результирующий заряд, то наложение  электрического поля приводит к тому, что разные белки движутся с разными  скоростями. Таким путем смесь  нескольких белков можно разделить на индивидуальные компоненты. Посредством изменения рН можно регулировать электрофоретическую подвижность белка. Если pi данного белка меньше рН среды, то его заряд и скорость будут отрицательными. Напротив, белки с pi > рН будут двигаться в положительном направлении. Этот принцип положен в основу одного из методов определения pi белков и других веществ; в градиенте рН рi белка равна рН, при котором его электрофоретическая подвижность U_e равна нулю.

В методе электрофореза в потоке жидкая фаза двигается перпендикулярно  направлению электрического поля, что  позволяет осуществлять непрерывное  разделение. При электрофорезе в  геле на движение молекул БАВ влияют процессы адсорбции и десорбции, а также сопротивление диффузии.

Экстракция белков в системах жидкость—жидкость

В основе жидкостной экстракции лежит переход вещества из одной жидкости (раствора) в другую, не смешивающуюся с первой.

В результате взаимодействия экстрагента  с исходной жидкостью получают экстракт-раствор  извлеченных веществ и рафинат — остаточный исходный раствор, обедненный извлекаемыми веществами и содержащий некоторое количество экстрагента, переход веществ происходит при наличии разности концентрации между жидкими фазами по закону равновесного распределения между жидкими фазами до динамического равновесия между ними. Согласно этому закону отношение равновесных концентраций распределяемого между двумя жидкими фазами вещества есть величина постоянная (для данной температуры), называемая коэффициентом распределения:

W=V/x

где V и х — равновесные концентрации распределяемого вещества в экстракте и рафинате, %.

Процесс экстракции в системах жидкость—жидкость  состоит из следующих стадий: смешивание исходного раствора с экстрагентом для создания между ними тесного контакта, разделение двух несмешивающихся жидких фаз, регенерация экстрагента, т. е. удаление его из экстракта (раствора) и рафината.

Жидкостная экстракция может быть ступенчатой и непрерывной. Ступенчатая экстракция делится на одноступенчатую, которая проходит в одном аппарате, многоступенчатую — экстракция протекает в нескольких аппаратах. Многоступенчатая экстракция может быть прямоточной и противоточной.

В промышленности применяют разнообразные технологические схемы экстракционных процессов. Аппараты для жидкостной экстракции работают по принципу механического перемешивания и гравитации. Аппараты, работающие по принципу механического перемешивания, — это колонны с мешалкой и центробежные экстракторы, использующие центробежную силу для смешивания и разделения фаз. В гравитационных аппаратах используется разность плотностей растворителей. Принцип гравитации лежит  в основе работы различных насадочных колонн, с сетчатыми тарелками, колонного типа, распылительных и других конструкций. 

Одноступенчатая экстракция

После смешивания первичной вытяжки с экстрагентом, смесь разделяется в отстойнике на рафинат и экстракт с концентрациями экстрагируемого вещества — соответственно х и у.

Так как максимальная разделительная способность одноступенчатой экстракции ограничена одной теоретической ступенью равновесия, то при ее использовании достигается лишь ограниченное извлечение.

Наиболее эффективны непрерывнее процессы экстрагирования, осуществляемые в многоступенчатых аппаратах при противотоке исходного раствора. В этом случае наиболее полно используется движущая сила процесса массообмена, а заданная степень экстрагирования достигается при наименьшем расходе экстрагента. Здесь число теоретических ступеней равновесия определяется ступенчатым построением между кривой распределения и рабочей линией, уравнение которой определяется из материального баланса.

По длине аппарата неизменяющиеся потоки исходного раствора и экстрагента  двигаются навстречу друг другу. Исходный раствор (х) истощается и концентрация экстрагируемого вещества увеличивается в рафинате (у), выходящем из колонны, имеющей несколько ступеней. Каждая ступень является порогом, где происходит отдача экстрагируемого вещества из исходного раствора в экстрагент.

При экстракционном разделении нескольких компонентов (А, В,…), особенно при их близкой растворимости, часто используется экстрагирование с двумя экстрагентами, при котором исходная смесь поступает в среднюю часть колоны, а экстрагент — в нижнюю. В этом процессе компонент А переводит в фазу одного экстрагента, а компонент В — в фазу другого. Некоторые конструкции многоступенчатых аппаратов для непрерывной противоточной экстракции. Эффективность этих аппаратов обычно оценивается КПД отдельных ступеней или высотой (длиной).

Для того чтобы получить устойчивые эмульсии, используют конструкции, способные  обеспечить сильное эмульгирование Целесообразно использовать аппараты, в которых достигает хороший  контакт фаз за счет контакта без  их эмульгирования. Выгодно использовать конструкции различных модификацией тем, чтобы каждая ступень была на порядок выше.