separacioni procesi.pdf
TRANSCRIPT
![Page 1: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/1.jpg)
SEPARACIONI PROCESI
![Page 2: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/2.jpg)
UVOD
Izdvajanje i prečišćavanje proizvoda podrazumeva faze procesa u kojima se polazeći od profermentisane podloge(nakon fermentacije) dobijaju gotovi proizvodi.Ovi procesi po složenosti i ceni mogu da prevaziđu ostale delove procesa proizvodnje, uključujući i samu fermentaciju.
Za razliku od fermentacije ovi procesi se odvijaju relativno brzo.
![Page 3: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/3.jpg)
Faktori koji utiču na izdvajanje:
1. Osobine proizvodnog mikroorganizma,
2. Sastav hranljive podloge - hemijski definisane;prirodne podloge(nisu potpuno hemijski ispitane) ili kombinacije prirodnih i hemijski definisanih podloga;
3. Mesto gde se proizvod nalazi-(u ćelijama) ili podlozi;
![Page 4: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/4.jpg)
4. Fizičke i hemijske karakteristike
proizvoda;
5. Biosintetske karakteristike radnog
mikroorganizma-mogu da nastanu i
drugi metaboliti koji mogu uticati na
proizvod.
![Page 5: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/5.jpg)
Osnovne operacije i procesi
• Mehanička separacija ćelija iz profermentisane podloge;
• Otvaranje(disrupcija) i homogenizacija ćelija;
• Ekstrakcija
• Preliminarno frakcionisanje proizvoda;
• Finalno frakcionisanje;
• Kristalizacija;
• Isparavanje;
• Sušenje;
• Regeneracija solventa.
![Page 6: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/6.jpg)
Mehaničke separacije
• Taloženje
-najjednostavniji ali i najduži proces
mehaničke separacije-obavlja se pod
dejstvom gravitacione sile;
- Obično se izvodi u običnim sudovima ili
posebno za to konstruisanim
uređajima.
![Page 7: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/7.jpg)
•Separacija(centrifugiranje)
• Taloženje u centrifugalnom polju;
• Uređaji koji se koriste za ovu operaciju su centrifugalni separatori(centrifuge);
- Dekanter centrifuge-za guste suspenzije,
- Centrifuge sa diskom-centrifuge velike efikasnosti(kontinualne i šaržne), centrifugalna snaga do 9000 G.
- Cevne centrifuge-veliki broj obrtaja i centrifugalna snaga(do 62 000 G)kontinualne i šaržne
![Page 8: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/9.jpg)
•Filtracija
• Koriste se filteri različitih konstrukcija i osobina;
• Mogućnost razdvajanja je veoma velika u zavisnosti od primenjenog tipa fitra.
• Sredstva za filtraciju su: sita, tkanine od metala i tekstila, filtracioni uložci od celuloze i drugih materijala,kao i membrane od poliuretana i drugih materijala. Pomoćna sredstva za filtraciju su praškaste materije na primer kiselgur i perlit.
![Page 10: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/12.jpg)
OTVARANJE ĆELIJA
Kada je proizvod unutar ćelije
mikroorganizma,potreno je ćeliju
razoriti i na taj način učiniti proizvod
dostupnim za druge procese izdvajanja.
Ovi procesi su skupi,pa se danas
genetskim manipulacijama teži da se
ćelijski zid pripremi za lakše izdvajanje
proizvoda.
![Page 13: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/13.jpg)
Metode razgradnje ćelijskog zida
• Mehaničke
- Primena visokog pritiska-1000 do 1700 bar-a,u
specijalnim uređajima,p>2500bar-a,oštećenje
enzima,obavezno hlađenje;
- mlevenje-mlevenje smrznute mase ili sveže uz
hlađenje-u koloidnim mlinovima,mlinovima sa
dodatkom abraziva(npr.kvarcni pesak,staklene
kuglice),mlinovi sa kuglama;
- Ultrazvučne vibracije-oko 20000Hz,u
sonikatorima,na principu eksplozije gasnih
mehura,velika mogućnost degradacije enzima.
![Page 14: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/14.jpg)
• Fizičke
- naglo smanjenje pritiska;
- osmotski šok;
- probijanje membrane kristalima leda.
• Hemijske
- deterdženti;
- alkalije;
- organski solventi;
- enzimi(sopstveni-autoliza i dodati
enzimi(npr.lizozim);
- inhibicija sinteze ćelijkog zida(dodatak
npr.penicilina).
![Page 15: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/16.jpg)
EKSTRAKCIJA
• Koriste se uglavnom organski rastvarači;
• Obično se koristi 1 zapremina rastvarača na
10 zapremina podloge;
• Rastvarači:butanol,propanol,butil-
acetat,benzen,petroletar,fenol,piridin,itd.
• Perkolacija-najjednostavniji vid ekstrakcije
čvrsto-tečno;proticanje rastvarača kroz
materijal slobodnom padom
![Page 17: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/17.jpg)
EKSTRAKCIJA• Smeštanje čvrstog materijala između
perforiranih ploča uređaja;
• Ekstrakcija pomoću centrifugalnog
ekstraktora(Podbielniak)npr.kod ekstrakcije
antibiotika
- koristi se za ekstrakciju tečno-tečno;
- ujedno vrši mešanje faza,zakišeljavanje i
odvajanje(separira).
![Page 18: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/18.jpg)
Podbielniak ekstraktor-šema
![Page 19: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/19.jpg)
PRELIMINARNO
FRAKCIONISANJE
1. Odvajanje nukleinskih kiselina
- Dostižu i do 20%,što je mnogo više od
životinjskih ćelija;
- Odvajanje selektivnom precipitacijom
pomoću:streptomicin-sulfata;mangan-
hlorida;protamin-sulfata,nukleaze(enzimi)
![Page 20: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/20.jpg)
PRELIMINARNO
FRAKCIONISANJE
2. Precipitacija proteina
- Isoljavanje proteina u prisustvu organskih soli koje smanjuju njihovu rastvorljivost-jednostavniji način i manje oštećuje proteine;
- Precipitacija organskim solventima na niskoj temperaturi(-5 C),koriste se etanol,metanol,aceton.Dobijaju se produkti veće čistoće jer se solventi lakše odvajaju od proteina.
![Page 21: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/21.jpg)
ZAVRŠNO FRAKCIONISANJE
Glavne metode završnog frakcionisanja u
industrijskim i laboratorijskim uslovima
su:
1. Ultrafiltracija-Reverzna osmoza
2. Hromatografija
![Page 22: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/22.jpg)
Ultrafiltracija
• Podrazumeva kretanje rastvarača kroz
polupropustljivu membranu iz više ka
nižoj koncentraciji uz primenu pritiska
koji je veći od osmotskog;
• Paralelno sa izdvajanjem
rastvarača,vrši se i koncentrisanje i
odvajanje supstanci različitih
molekulskih masa;
![Page 23: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/23.jpg)
Ultrafiltracija• Koriste se posebne membrane-polimeri na
bazi celuloznog acetata ili nitrata.Membrane
mogu da budu:
- simetrične(na preseku su homogene
građe)debljine do 0,1mm,
- asimetriče(nehomogeno građene po
preseku),bolje od predhodnih,debljine 0,05
do 0,5mm.Proizvode se da mogu da
razdvajaju supstance sa molskom tež.od 500
do 300000.
![Page 24: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/24.jpg)
Ultrafiltracija
• Primenjuje se kod dobijanja
enzima,seruma,proteina,toksina;u
prehrambenoj industriji(koncentrisanje
voćnih sokova);desalinizaciji morske
vode;obradi otpadnih voda.
![Page 25: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/25.jpg)
HROMATOGRAFIJA
Zasniva se na selektivnom vezivanju
supstanci iz rastvora na nosačima(čestice
ili tečnosti) pri prolasku rastvora kroz
kolonu napunjenu hromatografskim
medijumom.
![Page 26: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/26.jpg)
Hromatografske metode
Adsorbciona particiona gel filtracija
“size exclusion”
Afinitivna jonoizmenjivačka
Kompeticija
između
mobilne faze i
stacionarne
faze
(čvrstog
adsorbenta)
Kompeticija
između tečne
mobilne faze
i “tečne”
stacionarne
faze
Po principu
molekulskog
prosejavanja
Po
principu
“brava” i
ključ”
Kompeticija
između tečne
mobilne faze i
jonske
stacionarne
faze koja je
suprotno
naelektrisana
![Page 27: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/27.jpg)
Afinitivna(afina) hromatografija
• Izdvajanje je selektivno i u jednom stupnju;
• Koristi razlike u biološkim i funkionalnim
karakteristikama molekula;
• Prisustvo drugih molekula ne utiče na
izdvajanje željenog proizvoda;
• Kao nosači se koriste:agaroza,porozno
staklo,silikati,poliakrilamid,derivati
celuloze,itd.
![Page 28: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/28.jpg)
Osnovni princip
afinitivne
hromatografije
![Page 29: SEPARACIONI PROCESI.pdf](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050723/5695cfce1a28ab9b028f9c4d/html5/thumbnails/29.jpg)
Afinitivna(afina) hromatografija
• Vezani molekuli se odvajaju od nosača na
primer promenom solventa ili promenom
pH.Proces odvajanja naziva se elucija;
• Ova tehnika je našla primenu pri
izolaciji:enzima,nukleinskih
kiselina,vitamina,imunoloških
preparata,vakcina,itd.