Trong q trình thu hồi các phân tử sinh học có thể phân thành 5 giai đoạn như sau: Xử lý sơ bộ, phân tách rắn/lỏng, cô đặc, tinh sạch và hồn thiện sản phẩm. Trong mỗi giai đoạn đã có nhiều đơn vị hoạt động bao gồm các kỹ thuật sử dụng dưới đây:
Giai đoạn 1, tiền xử lý bao gồm các kỹ thuật: (a) Phá vỡ tế bào, (b) Ổn định, (c) Thanh trùng, (d) Khử trùng Pastreur và (e) Keo tụ.
Giai đoạn 2, phân tách rắn/lỏng bao gồm các kỹ thuật: (a) Lọc, (b) Lắng và (c) Ly tâm. Giai đoạn 3, cô đặc bao gồm các kỹ thuật: (a) Lọc màng, (b) Kết tủa, (c) Bay hơi, (d) Chiết xuất và (e) Kết đông.
Giai đoạn 4, tinh sạch bao gồm các kỹ thuật: (a) Kết tủa, (b) Chiết xuất, (c) Lọc tiếp tuyến (diafiltration), (d) Hấp phụ và (e) Sắc ký.
Giai đoạn 5, hoàn thiện sản phẩm bao gồm các kỹ thuật: (a) Làm khô, (b) Sấy phun (prilling), (c) Đùn (extrusion), (d) Tạo hạt và (e) Tạo viên.
Lựa chọn quá trình thu hồi thường dựa trên các tiêu chí sau đây: (1) Sản phẩm là nội bào hay ngoại bào; (2) Nồng độ sản phẩm trong dịch lên men; (3) Tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm mong muốn; (4) Mục đích sử dụng của sản phẩm; (5) Tiêu chuẩn tinh khiết tối thiểu được chấp nhận; (6) Mối nguy hại sinh học (bio-hazard) của sản phẩm và dịch lên men; (7) Các tạp chất có trong dịch lên men và (8) Giá trị trường cho sản phẩm.
Trình tự của q trình thu hồi sản phẩm cơng nghệ sinh học được thực hiện theo các bước sau: (1) Loại bỏ các chất khơng hịa tan, (2) Phá vỡ tế bào (Ly tâm, máy đồng nhất hóa- homogenizer), (3) Chiết xuất, (4) Cơ đặc (kết tinh, đơng lạnh), (5) Tinh sạch (sắc ký) và (6) Hồn thiện sản phẩm (chiến lược tiếp thị, tạo hạt, đóng chai).
Trong q trình tách chiết sản phẩm cơng nghệ sinh học, cũng cần quan tâm đến những ưu và nhược điểm của các kỹ thuật sử dụng, nó liên quan đến chất lượng, năng suất và giá thành sản phẩm (Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Các kỹ thuật thường sử dụng, ưu và nhược điểm của các kỹ thuật trong thu hồi sản phẩm
Kỹ thuật Tóm tắt ưu và nhược điểm
1. Ly tâm Chi phí vốn và bảo trì cao. Sử dụng năng lượng khá cao. 2. Siêu lọc hay thẩm thấu
ngược Năng lượng thấp, phân tách tách trên cơ sở trọng lượngphân tử. Tắc nghẽn là một vấn đề lớn với các màng lọc. 3. Bốc hơi và sấy khơ Chi phí năng lượng cao, được giảm trong các thiết bị mới,
nhưng chi phí đầu tư cao.
4. Chiết xuất bằng dung môi Hiệu quả, nhưng chỉ ứng dụng đặc hiệu
5. Kết tủa Bị giới hạn bởi chi phí của chất phản ứng và hoặc chi phí tái sinh chất phản ứng.
6. Keo tụ (cao, trung bình và
thấp) Thường rẻ và có hiệu quả, ở đây khơng bao giờ được ápdụng. 7. Chưng cất Sử dụng năng lượng cao, nhưng lượng sản phẩm thu hồi
cao hơn khi nhiệt lượng thấp.
8. Trao đổi ion Phân tách tốt nhưng kỹ thuật đắt tiền, các loại nhựa có thể được tái sinh được.