SEPARACJE I OCZYSZCZANIE
BIOPRODUKTÓW
Wykład 1 16.02. 2012
Konsultacje p.111/C6
Propozycje zaliczenia:
1 termin 10 maja
2 termin 24 maja
Nie ma wykładu: 26 kwietnia, 5 kwietnia
LITERATURA
·ð R.GawroÅ„ski  Procesy oczyszczania cieczy  Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
W-wa 1996
·ð Pod redakcjÄ… P.Lewickiego  Inżynieria procesowa i aparatura przemysÅ‚u spożywczego  Wyd.
Naukowo  Techniczne, W-wa 1999
·ð E.Pijanowski, M.DÅ‚użewski  Ogólna technologia żywnoÅ›ci  Wyd. Naukowo-Techniczne, W-
wa 1997
·ð W.W Blanch, D.S. Clark  Biochemical Eng.  rozdz. 6 NY 1996
·ð P. Better, E.Cussler  Bioseparations  downstream processing for biotechnology 
Wiley&Sons Publication 1998
Biokatalizator,
substraty
TECHNIKI
BIOREAKTOR
PRODUKTY
SEPARACJI
PRODUKTY
UBOCZNE
P.S. 1
SEPARACJA BIOPRODUKTÓW
Izolacja biokatalizatora Izolacja produktu
Mikroorganizmów
Rozpuszczony zawieszony w
roztworze
Enzymu
immobilizowanego
W postaci precypitatu (drobny
proszek przeważnie opadający
Enzymu natywnego
na dno  o ile posiada
odpowiednią gęstość)
W drugiej fazie
W hodowli:
wydzielany z komórek
związany ze ścianą komórkową
gromadzony w komórkach
charakter mieszany
PRZY DOBORZE METODY OCZYSZCZANIA BIOPRODUKTU NALEŻY UWZGL
DNIĆ JEGO:
1. Wymagany stopień oczyszczenia
99,999%
HORMON
99,99%
ENZYM
ANTYBIOTYK
99,9%
SZCZEPIONKA
99%
DIAGNOSTYKA
95%
IN VITRO
100 mg 1 g 3 g >10 g
95% 99% 99,9% 99,99% 99,999%
2. Właściwości:
·ð reaktywność
·ð charakter jonowy
·ð polarność
·ð hydrofobowość
P.S. 1
3. Wrażliwość na warunki fizyczne:
·ð temperaturÄ™
·ð pH
·ð siÅ‚Ä™ jonowÄ…
4. LokalizacjÄ™.
Jeżeli dany produkt znajduje się wewnątrz komórki mikroorganizmu proces separacji poprzedzany
jest rozerwaniem komórki.
ROZRYWANIE KOMÓREK -> zniszczenie ściany i błony komórkowej
a) Metoda mechaniczna:
- zastosowanie fal ultradz
więkowych;
- mielenie i wytrząsanie komórek
- nagła zmiana ciśnienia w układzie (do 1000 atmosfer)
b) Metody Å‚Ä…czone:
- chemiczna lub biologiczna destrukcja ściany komórkowej
+ fizyczne rozerwanie błony kom.
METODY A

CZONE - destrukcja ściany komórkowej
- zastosowanie środków chemicznych (detergentów, alkaliów, rozpuszczalników organicznych)
- wykorzystanie enzymów hydrolizujących wiązania pomiędzy związkami tworzącymi ścianę
komórkową (ułatwić to można poprzez zmutowanie ściany kom. poprzez wzrost hodowli, np. w
obecności jonów magnezu, antybiotyków (penicyliny, cyklosteryny).
-------G -------- M ------------G
Ala  Glu  DAP  Ala
Pentapeptyd
Lys  Glu- DAP- Ala
---- G---- M---------G
G- N-acetyloglukozamina
M- kwas N-acetylomuraminowy
DAP  kwas dwuaminopimelinowy
·ð wiÄ…zanie pomiÄ™dzy M-G endoacetylomuramidazy
·ð wiÄ…zanie pomiÄ™dzy G-M endoacetyloglukozoamidazy i egzoacetyloglukozoamidazy
·ð wiÄ…zanie pomiÄ™dzy M-Ala amidazy acetylomuramylo-L-alaniny
·ð wiÄ…zanie pomiÄ™dzy resztami aminokwasowymi pentapeptydu peptydazy
METODY A

CZONE  FIZYCZNE ROZERWANIE BA
ONY KOM:
·ð nagÅ‚e obniżanie ciÅ›nienia (naprężenia fizyczne)
·ð nagÅ‚a zmiana temperatury (szok osmotyczny)
P.S. 1
UKA
ADY HETEROGENICZNE
- komórki mikroorg.
- nośniki z enzymem immob.
UKA
AD MAKRODYSPERSYJNY >0,1 nm - piasek
- kawałki ciał stałych
- krople oleju
- czÄ…stki opadajÄ…ce
UKA
AD MIKRODYSPERSYJNY 0,1 µm  0,1 mm
-czÄ…stki nie opadajÄ…ce
UKA
ADY HOMOGENICZNE
Ultramikroskopowo oddzielne
UKA
AD KOLOIDALNY 1 nm  0,1 µm czÄ…stki, makroskopowo ukÅ‚ad
homogeniczny
R-RY MOLEKULARNE 0,1 nm  1 nm Rozpuszczone gazy, zwiÄ…zki org.
R-RY JONOWE < 0, 1 nm Sole, kwasy, zasady
UKA
AD HETEROGENICZNY  ZAWIESINA c.stałe - ciecz
·ð komórki mikroorganizmów
·ð noÅ›niki ziarniste z immobilizowanym katalizatorem
·ð struktury żelowate z enzymem w okluzji
·ð krysztaÅ‚y (osad) reagentu
UKA
AD HETEROGENICZNY  EMULSJA ciecz-ciecz
·ð substraty oleiste (*enzym dziaÅ‚a jako katalizator, jak i emulgator)
·ð dodatek rozp. org. dla hydrofobowych substratów (lipazy, proteazy, oksydazy) (*rozbudowa
powierzchni do aktywacji lipaz)
TECHNIKI SEPARACJI
UKA
ADY HETEROGENICZNE UKA
ADY HOMOGENICZNE
Tu separujemy przez procesy
różnica ciśnień to metoda separacji dyfuzyjne, żeby coś odseparować musi
układów heterogenicznych nam składnik przedyfundować do
"p innej fazy itd., dyfundujÄ… czÄ…steczki
tylko rozpuszczone.
- filtracja "c
- wirowanie
Procesy
- sedymentacja - destylacja
membranowe
- flotacja - ekstrakcja
- sorpcja
DODATKOWE PROCESY JEDNOSTKOWE
ROZPUSZCZANIE SELEKTYWNE zatężanie, krystalizacja, precypitacja, suszenie
KOAGULACJA
FLOKULACJA
P.S. 1