510 9.8 Separazione delle particelle solide dalla fase liquida Operazioni di recupero Campi di applicazione delle tecniche 9 Princìpi di biotecnologia RECUPERO DEI PRODOTTI All uscita dal reattore, sia esso continuo che discontinuo, il prodotto si trova nel brodo di coltura ad una concentrazione piuttosto bassa e miscelato con i microrganismi e con eventuali sospensioni solide. La prima operazione sul brodo ha l obiettivo di separare le particelle solide dalla fase liquida, allo scopo di rendere più agevoli i trattamenti successivi. In genere si prevede un pretrattamento con agenti flocculanti, allo scopo di rendere più facilmente separabili le particelle solide, ridurre lo sporcamento e facilitare la lisi delle cellule, nel caso di prodotto intracellulare. Le sostanze impiegate possono essere polielettroliti anionici e cationici, cloruro di calcio, argilla e bentonite o coagulanti inorganici. La fase successiva è quella di separazione delle cellule che viene effettuata con le consuete apparecchiature di separazione solido-liquido. Tra queste le più impiegate sono le filtro presse, i filtri rotativi sotto vuoto, le centrifughe. In alcuni casi vengono anche impiegate la flottazione o la sedimentazione. Il prodotto del processo può essere intracellulare o extracellulare o, ancora, potrebbe essere costituito dalle stesse cellule, come nel caso dei lieviti o delle single cell protein. Nel caso di prodotti intracellulari, dopo la filtrazione si opera sulle cellule solide che devono essere distrutte con uno dei metodi indicati nella precedente Fig. 9.15, a proposito del recupero di enzimi. Le successive operazioni di recupero, sia con prodotti intracellulari che extracellulari, si possono distinguere in isolamento primario, purificazione ed isolamento finale del prodotto. L isolamento primario può essere realizzato tramite estrazione con solvente, precipitazione, ultrafiltrazione, ma anche per distillazione o concentrazione. In ogni caso, dopo questa fase la concentrazione del prodotto è notevolmente aumentata. Per la purificazione si possono utilizzare varie tecniche cromatografiche, adsorbimento e precipitazione frazionata, allo scopo di rimuovere le impurezze ed aumentare ulteriormente la concentrazione del prodotto. Con l ultimo stadio, l isolamento finale, il prodotto è fornito nella forma commerciale. Le operazioni unitarie impiegate sono l essiccamento, la cristallizzazione, la centrifugazione, la liofilizzazione e la rimozione di eventuali solventi. I campi di applicabilità delle tecniche più impiegate, in relazione alle caratteristiche peculiari del tipo di prodotto da separare, sono illustrate in Tab. 9.7. In molti casi i prodotti sono costituiti da macromolecole chimicamente instabili, che non possono essere trattate con i metodi tradizionali. il caso di molti enzimi, vaccini o altri prodotti farmaceutici che richiedono adattamenti dei processi tradizionali o tecniche specifiche. Allo scopo possono essere impiegati processi di cristallizzazione frazionata, di estrazione, di ultrafiltrazione con membrane, processi di trasporto elettrocinetico o di separazione magnetica.