ỒỒ
ẢẢ
ẨẨ
THU HTHU H
ỒỒ
I SI S
ẢẢ
N PHN PH
ẨẨ
M TRONG M TRONG
CÁC QUÁ TRÌNHCÁC QUÁ TRÌNH
ỨỨ
NG DNG D
ỤỤ
NGNG
CÁC

QUÁ

TRÌNH

CÁC

QUÁ

TRÌNH

ỨỨ
NG

DNG


men
,
Trmôn

CN

Lên

men
,
Tr
ườườ
ng

ĐHBK

Hà

Nng

ĐHBK

Hà

N
ộộ
ii
Tài liTài liệệu tham khu tham khảảoo
- Product recovery in bioprocess technology. Butterworth – Heinemann Ltd.,

.
- Baker, R. W. et al., (Eds.). Membrane separation systems: recent
developments and future directions, Noyes Data Corporation, New Jersey,
USA
USA
.
- Subramanian, G., (Ed.). Bioseparation and Bioprocessing, vol. I, pp. 4 – 39,
Wiley-VCH, Weinheim, 1998.
- Hong-Thang VU. Strategies for separation of low molecular weight
substances from renewable resources. Dissertation, Universität für
Bodenkultur Wien, 2005.
- Dale, B. E. ‘Greening’ the chemical industry: research and development
priorities for biobased industrial products. JournalofChemicalTechnology
and Biotechnology 78, 1093 – 1103, 2003.
- Keller, K., Friedmann, T. & Boxman, A. The bioseparation needs for
tomorrow. Trends in Biotechnology 19, 438 – 441, 2001
TÓM TTÓM T
ẮẮ
T NT N
ỘỘ
I DUNGI DUNG
ỘỘ

Ch
ươ
ng 1 Vai trò c
ủ
a thu h
ồ
i s

ộ
i bào
Ch
ươ
ng 3. Gi
ả
i phóng các s
ả
n ph
ẩ
m n
ộ
i bào
 Chương 4. Phân tách lỏng-rắn
 Chương 5. Thu hồi sản phẩm dạng thô

Ch
ươ
ng 6 Tinh ch
ế
s
ả
n ph
ẩ
m
Ch
ươ
ng 6
.
Tinh ch

ủ
á
á
tì h
ả
ấ
t
ử
d
CNSH
th
ờ
t
ồ
t
i
ở
9
S
ả
np
h
ẩ
mc
ủ
ac
á
cqu
á
t

)t
ừ
hỗnh
ợ
p
trên là
q
uá trình nân
g
cao nồn
g
pg
p
q
g
g
độ và tinh chế 1chấtmongmuốn.
9
Thu
h
ồ
i
1
s
ả
n
ph
ẩ
m
ph

ồ
i
1
s
ả
n
ph
ẩ
m
ph
ụ
thu
ộ
c
r
ấ
t
l
ớ
n
vào
b
ả
n
ch
ấ
t
c
ủ
a

mô
công
nghi
ệ
p
hay
không
xu
ấ
t/thu
h
ồ
i
s
ẽ
đ
ượ
c
th
ự
c
hi
ệ
n
ở
quy
mô
công
nghi
ệ

nph
ẩ
m trong các
1.

Vai

trò

c
ủ
a

thu

h
ồ
i

s
ả
n

ph
ẩ
m

trong

các


s
ả
n

p
h
ẩ
m

trong
CNSH
công nghiệp
 Tính chất các phân tử sinh học
ấ
ấ
 Tính ch
ấ
t của quá trình sản xu
ấ
t trong CNSH

Các ph
ươ
ng pháp thu h
ồ
i s
ả
n ph
ẩ

g
ị
trường của đasố sảnphẩmhầunhư là xác định
nhưng giá trị gia tăng củasảnphẩmhaylợinhuậncó
thể khác nhau rấtnhiều.
-
S
ự
phân
m
ả
ng
th
ị
tr
ườ
ng
d
ự
a
trên
đ
ộ
l
ớ
n
c
ủ
a
th

dược phẩm, ví dụ như factor
VIII hay urokinase
Khu v
ự
c 2: Các enzyme ch
ẩ
n
-
Khu v
ự
c 2: Các enzyme ch
ẩ
n
đoán bệnh hoặc các loại kháng
thể monoclonal. Các ví dụ tiêu
bi
ể
h dò
ả
h
ẩ
à là
bi
ể
u

c
h
o
dò

amylase, axit hữu cơ (lactic,
acetic citric vv) dung môi
acetic
,
citric
,
vv)
,
dung môi
hữu cơ (ethanol, butanol, vv).
SSựự liên quan giliên quan giữữa các tính cha các tính chấất ct củủa các quá trình a các quá trình
CNSH vCNSH v
ớớ
i thi th
ịị
trtr
ườườ
ng các sng các s
ảả
n phn ph
ẩẩ
m CNSHm CNSH
CNSH vCNSH v
ớớ
i thi th
ịị
trtr
ườườ
ng các sng các s
ảả

kg/nămkg/năm1010
33
––1010
5 5
kg/nămkg/năm1010
66
––1010
9 9
kg/nămkg/năm
LoLoạại ti tếế bàobào
recombinantrecombinant
DNADNA
partly partly
recombinantrecombinant

chchủủng ging giốống tng tựự
nhiênnhiên
DNADNA
recombinantrecombinant
DNADNA
nhiênnhiên
ĐĐộộ tinh khitinh khiếếttrrấất caot cao cao/rcao/rấất caot cao ttươương đng đốối thi thấấpp
HiHiệệu suu suấất thu ht thu hồồiittầầm quan trm quan trọọng ng
ththứứ yyếếuu
khá quan trkhá quan trọọngng đđặặc bic biệệt quan t quan
trtrọọngng
TTỷỷ llệệ ccấấu thành u thành
giá sgiá sảản phn phẩẩmm
mmộột pht phầần nhn nhỏỏ 2020 50% tùy thu50% tùy thuộộc c
nguyên linguyên liệệuu

ắắ
c ký ái lc ký ái l
ựự
c; đic; đi
ệệ
n n
di đidi điềều chu chếế
ss
ắắ
c ký hc ký h
ấấ
p php ph
ụụ
,

,

màng lmàng lọọcc
ll
ọọ
c
,
chic
,
chi
ếế
t
,
ht
,

 PTL thay đổitừ 60 đến 2.000.000; tính chấtphụ thuộc
ề
ế
ố
nhi
ề
uvàocácy
ế
ut
ố
khác nhau nh
ư
pH, nhiệt độ,l
ự
cion,
dung môi sử dụng, etc
Quá
trình
tách
và
tinh
ch
ế
các
phân
t
ử
có
ngu
ồ

/
k
ị
nư
ớ
c
,
cấutrúc
p
hân
t
ử
,
etc.
)
,
/
ị
,
p
,
ĐĐặặc tính cc tính củủa các sa các sảản phn phẩẩm có ngum có nguồồn gn gốốc sinh hc sinh họọc: c:
ĐĐ
ộộ
hò hò
ĐĐ
ộộ
hò
a


ẩ
mc
ó
ả
n
h
h
ư
ở
ng quan trọng
đ
ế
nc
á
cqu
á
tr
ì
n
h
thu hồisảnphẩm. Nó quyết định phương pháp thu hồinàocóthể sẽ
đ
ượ
c
áp
d
ụ
ng
.
Dung

d
ị
ch
có
n
ồ
ng
đ
ộ
ch
ấ
t
hòa
tan
cao
thì
s
ẽ
có
đ
ộ
nhớtvàápsuấtthẩmthấulớn.
ấ
ấ
ễ
ấ
ề
ồ
 Nh
ữ

nh
ớ
t
c
ủ
a
dung
d
ị
ch
có
n
ồ
ng
đ
ộ
cao
s
ẽ
tăng
lên
m
ặ
t
kinh
t
ế
nh
ư
ng

ệ
n
,
l
ọ
c
p
hân t
ử
ha
y
sắck
ý
.
ệ
,
ọ
p
y
ý
 Ngoài việclàđốitượng cầnthuhồi hay tinh chế thì trong nhiều
t
ờ
h
á
h
ấ
t
ó
đi

là
n
h
ữ
ng c
h
ấ
t
khô
ng mong
muốntồntạitronghỗnhợpcần phân tách và do đócóảnh hưởng đến
q
uá trình thu hồicácchất khác.
V
ídụ các chấtnà
y
có thể bị hấ
p
th
ụ
q
y
p
lên bề mặtmànglọcgâytắcmànghaytíchtụ thành môi trường thuận
lợichovisinhvật phát triểngâyracácảnh hưởng tiêu cực đếnquá
trình
thu
h
ồ
i

c sinh hc sinh h
ọọ
c: c:
ĐĐ
ặặ
c tính cc tính c
ủủ
a các sa các s
ảả
n phn ph
ẩẩ
m có ngum có ngu
ồồ
n gn g
ốố
c sinh hc sinh h
ọọ
c: c:
Tính axit Tính axit ––bazbazơơ ccủủa phân ta phân tửử
 Tính axit – bazơ đóng vai trò đặcbiệtquantrọng khi các chấtcần
phân
tách
là
protein
hay
axit
amin
Tùy
theo
pH

thước phân tử hay kích thướchìnhhọccủachất.
 Nhìn chung, PTL củacácchấtcầnphântáchnằmtrongkhoảng 50 đến
2.000.000 g.mol
-1
.Cácchất có PTL lớncóthể dễ dàng được phân tách
ấ
ấ
ầ
khỏicácch
ấ
tcóPTLnhỏ trong khi phân tách các ch
ấ
tcóPTLg
ầ
n
nhau là rấtkhókhăn.
 Ví dụ, protein có thể dễ dàng đượcphântáchkhỏiaxitamin,đường và
muốinhưng phân tách hỗnhợp axit amin hay muốivớinhaulàrất
h
ứ
p
h
ứ
ctạp.
ĐĐặặc tính cc tính củủa các quá trình công ngha các quá trình công nghệệ
 Rất khác biệt về quy mô sản xuất (f = 10
10
)
 Đa số là quá trình gián đoạn


ở
r
ộ
ng quy mô
Cá á t ì h th hCá á t ì h th h
ồồ
i t CNSH i t CNSH
ổổ
điđi
ểể
Cá
c

qu
á t
r
ì
n
h th
u
hCá
c

qu
á t
r
ì
n
h th
u

n,
VD
n
ấ
mm
ố
cs
i
n
h
khá
ng s
i
n
h
,v
i
kh
u
ẩ
ns
i
n
h
ax
i
t
hữucơ, enzyme.
 Sử dụng mộtsố lượng lớncácthiếtbị thu hồicóđộ phân
tách

m
đ
ạ
t
đ
ượ
c
đ
ộ
tinh
khi
ế
t
c
ầ
n
thi
ế
t
.

Các
thi
ế
t
b
ị
thu
h
ồ

ượ
c
mô
hình
hóa
và
vi
ệ
c
nâng
quy mô thu hồicóthể dễ dàng thựchiệnbằng các thí
n
g
hi
ệ
m ở
q
u
y
mô PTN và xưởn
g
th
ự
cn
g
hi
ệ
m.
g
ệ

đ
ế
bà
t
ế
bà
ot
h
ự
cvậtv
à
đ
ộng vật
)
.
Cá
csảnp
h
ẩ
m
đ
ượct
ế
bà
otạo
ra thường không đượctạoramộtcáchtự nhiên mà phải
thông
qua
k
ỹ

ụ
n
g
các lo
ạ
ithi
ế
tb
ị
lên men
„
khôn
g
tru
y
ề
nth
ố
n
g
“
ụ
g
ạ
ị
„g
y
g
như dạng airlift, màng (membrane reactor), lên men liên
tụckếthợpthuhồisảnphẩmtạichỗ,etc.

phân
tách
cao
d
ẫ
n
đ
ế
n
m
ứ
c
đ
ộ
tinh
khi
ế
t
c
ủ
a
sảnphẩmrấtcao.
SSơơ đđồồ dây chuydây chuyềền tinh chn tinh chếế enzyme nenzyme nộội bào si bào sửử ddụụng trong CNTPng trong CNTP
TTầầm quan trm quan trọọng cng củủa hia hiệệu suu suấất thu ht thu hồồii
Hi
ệ
ấ
t
th
h

t
ố
r
ấ
t
quan
t
rọng
ả
n
h
h
ư
ở
ng
đ
ế
n
việcgiảmgiáthànhsảnphẩm
 Mộtquátrìnhthuhồinhiềugiaiđoạn thì hiệusuấttừng
giai đoạncóảnh hưởng rấtlớn đếnhiệusuấtthuhồicủa
toàn
b
ộ
quá
trình
:
toàn
b
ộ

ảả
qu
á
qu
á
t
r
ì
n
ht
r
ì
n
h
c
h
c
h
ỉỉ
làlà

MuMuốốnnhihiệệuususuấấttthuthu hhồồiittổổngng ccộộngng ccủủaaccảả quáquá trìnhtrình
làlà
9494
%%
hìhì
hihi
ấấ
hh
hh

i
g
i
a
i
đ
o
đ
oạạnnp
h
p
h
ảả
ii
làlà trêntrên
99%
Các bCác bướước cc cơơ bbảản trong tách và thu hn trong tách và thu hồồi i
ếế
ẩẩ
các chcác ch
ếế
phph
ẩẩ
m sinh hm sinh họọcc
 Xử lý sơ bộ:pháhủytế bào, ổn định dung dịch,
thanh
/
ti
ệ
ttrùn

Chemical
reaction
C
en
t
r
if
uga
ti
o
n

Ad
sorp
ti
o
n
Agglomeration Extraction
Membrane separation
Precipitation
Di
s
till
a
ti
on
Rectification
Evaporation
reaction
…

Phạm vi phân tách của các loại thiết bị phân tách dựa theo
các y
ế
u t
ố
phân tách s
ơ
b
ộ
các y
ế
u t
ố
phân tách s
ơ
b
ộ
Tóm tTóm t
ắắ
t cht chư
ơ
ư
ơ
n
g
1: Nhn
g
1: Nhữữn
g
đin

g
ị
g
phẩmCNSH;
 Xác định đượchiệusuấtthuhồicủatoànbộ quá
trình dựatrênhiệusuấtthuhồiriêngcủatừng giai
đ
đ
oạn;
S
b
ộ
đ
ị
h
h
ớ
h
đ
á
l
i
thi
ế
t
b
ị
hù

S

h
ồ
i
h
ồ
i
.
2 Tính ch
ấ
t c
ủ
a d
ị
ch lên men
2
.
Tính ch
ấ
t c
ủ
a d
ị
ch lên men
 Hình thái và cấu trúc tế bào

N
ồ
ng đ
ộ
các ch

đó
là
đ
ộ
h
ớ
ủ
d
ị
h
lê
đó
là
m
đ
ộ
n
h
ớ
tc
ủ
a
d
ị
c
h
lê
n
men tăng rấtnhiều.
Trong

ớ
i
kích
th
ướ
c
r
ấ
t
l
ớ
n
(
100
–
v
ớ
i
kích
th
ướ
c
r
ấ
t
l
ớ
n
(
100

ề
u
ki
ệ
n
lên men và do đórấtkhóloại
khỏidịch lên men.