1. Đơn vị hoạt động
Các q trình sinh học (bioprocess) có thể chia nhỏ vào hàng loạt các bước được gọi là đơn vị hoạt động (operations). Mỗi đơn vị hoạt động có thể xuất hiện lại trong q trình theo q trình mà ở đó các điều kiện và thiết bị hoạt động khác nhau, do đó được gọi là đơn vị hoạt động.
Một loạt các kỹ thuật được yêu cầu cho quá trình làm sạch và thu nhận các sản phẩm, do các sản phẩm khác nhau về kích thước, hình dạng và bản chất. Thơng thường mơi trường lên men trong bình lên men thì kích thước của sản phẩm lên men thường nhỏ, cịn lượng nước rất lớn (Hình 1.12). Tuy có rất nhiều kỹ thuật được sử dụng, nhưng phụ thuộc vào đặc tính của sản phẩm (nội bào hay ngoại bào, tính chất hóa lý) mà lựa chọn kỹ thuật, các bước phân tách và tính sạch sản phẩm phù hợp (Hình 1.13), ví dụ tùy thuộc vào sự nhạy cảm của rất
nhiều loại sản phẩm, đặc biệt là protein với điều kiện mơi trường, đưa thêm các nhu cầu về đặc tính của q trình phân tách được sử dụng trong quá trình sản xuất enzyme.
Hình 1.12: Đặc điểm của mơi trường lên men trong bình lên men.
Xác định được đơn vị hoạt động phù hợp rất quan trọng vừa giảm thiểu số lượng các giai đoạn liên quan đến quá trình làm sạch sản phẩm để duy trì năng suất cao và kết quả cuối cùng sẽ vô nghĩa, nếu một vài bước có năng suất thấp được kết hợp vào trong quá trình thu hồi.
Hình 1.13:Các giai đoạn và kỹ thuật sử dụng trong q trình thu hồi sản phẩm cơng nghệ sinh học.
2. Quá trình thu hồi trong nhiều giai đoạn hoạt động
Quá trình thu hồi bao gồm một số đơn vị hoạt động được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật hóa học. Quá trình được sử dụng thơng dụng nhất là tách chiết và tinh chế các sản phẩm, có thể được phân thành các giai đoạn chính như sau:
- Phân tách rắn-lỏng hoặc làm trong (clarification): Khi xem xét nhận một sản phẩm từ tế bào, cần thiết phải loại bỏ các mảnh vỡ tế bào không mong muốn, thường thực hiện bằng cách lọc hay ly tâm.
- Cô đặc: Liên quan đến sự phân tách sơ bộ các sản phẩm cần thiết bằng cách sử dụng các thành phần có những đặc tính khác sản phẩm (hấp phụ, chiết xuất lỏng, kết tủa), nhưng với khối lượng lớn thì các phương pháp tương đối khơng chọn lọc được sử dụng.
- Tinh sạch: Các kỹ thuật có độ chọn lọc cao (sắc ký, siêu lọc, kết tủa phân đoạn), kỹ thuật mới được sử dụng.
- Lập công thức: Chiết xuất các sản phẩm cuối cùng để nhận được một sản phẩm đồng nhất bằng cách sử dụng các kỹ thuật như kết tinh, tiếp đó ly tâm hoặc lọc và sấy khơ.