ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI. Membranski separacijski procesi koncentriranje ali čiščenje

Σχετικά έγγραφα
ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI. Membranski separacijski procesi koncentriranje ali čiščenje

ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI. Membranski separacijski procesi: diafiltracija, elektrodializa, reverzna osmoza, pervaporacija

Načini vodenja bioprocesov Bioreaktorji Zaključni procesi

Voda za piće. Otpadne vode. Procesno ekoinženjerstvo voda. Ø otpadne vode iz domaćinstva. Ø industrijske otpadne vode. Ø kanalizacijske otpadne vode

FORD RANGER Ranger_2013.5_Cover_V2.indd 1 20/12/ :57

ODPADNE VODE Kaj so?

Vježba: Uklanjanje organskih bojila iz otpadne vode koagulacijom/flokulacijom

Vaja: Odbojnostni senzor z optičnimi vlakni. Namen vaje

TOPLOTNA ČRPALKA ZRAK-VODA - BUDERUS LOGATHERM WPL 7/10/12/14/18/25/31

PONOVITEV SNOVI ZA 4. TEST

Poglavje 7. Poglavje 7. Poglavje 7. Regulacijski sistemi. Regulacijski sistemi. Slika 7. 1: Normirana blokovna shema regulacije EM

Termodinamika vlažnega zraka. stanja in spremembe

1. Definicijsko območje, zaloga vrednosti. 2. Naraščanje in padanje, ekstremi. 3. Ukrivljenost. 4. Trend na robu definicijskega območja

Prenos toplote prenos energije katerega pogojuje razlika temperatur temperatura je krajevno od točke do točke različna

1. Trikotniki hitrosti

MOTORJI Z NOTRANJIM ZGOREVANJEM

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Katedra za energetsko strojništvo VETRNICA. v 2. v 1 A 2 A 1. Energetski stroji

Delovna točka in napajalna vezja bipolarnih tranzistorjev

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

Logatherm WPL 14 AR T A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

Membranski procesi obrade voda

KROMATOGRAFIJA. Kromatografija. Kromatografija

ibemo Kazakhstan Republic of Kazakhstan, West Kazakhstan Oblast, Aksai, Pramzone, BKKS office complex Phone: ; Fax:

Posnemanje fotorazgradnje sertralina v okolju. Tjaša Gornik, Mentor: doc. dr. Tina Kosjek Somentor: prof. dr.


Booleova algebra. Izjave in Booleove spremenljivke


KROMATOGRAFIJA. Kromatografija. Kromatografija

ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI. Razbitje celic za izolacijo intracelularnih produktov

Tekočinska kromatografija

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

(απεικονίζεται µόνο η µία κεφαλή)

Seminar. Opis vzorca, pričakovani koncentracijski nivoji Argumentacija izbire analizne tehnike

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

p 1 ENTROPIJSKI ZAKON

Opća bilanca tvari - = akumulacija u dif. vremenu u dif. volumenu promatranog sustava. masa unijeta u dif. vremenu u dif. volumen promatranog sustava

EuroCons Group. Karika koja povezuje Konsalting, Projektovanje, Inženjering, Zastupanje

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Polimerni nanokompoziti z glinenimi delci

Zgodba vaše hiše

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 5. december Gregor Dolinar Matematika 1

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Λύση: Ισολογισµός ισχύος στο Λέβητα Καυσαερίων: (1)

Laboratorij za termoenergetiko. Vodikove tehnologije in PEM gorivne celice

IMOBILIZACIJA AKTIVNIH TVARI ZA BIOLOŠKO PREPOZNAVANJE

Simbolni zapis in množina snovi

ΠΡΙΤΣΙΝΑΔΟΡΟΣ ΛΑΔΙΟΥ ΑΕΡΟΣ ΓΙΑ ΠΡΙΤΣΙΝΙΑ M4/M12 ΟΔΗΓΙΕΣ ΧΡΗΣΗΣ - ΑΝΤΑΛΛΑΚΤΙΚΑ

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK DIPLOMSKI RAD

CM707. GR Οδηγός χρήσης SLO Uporabniški priročnik CR Korisnički priručnik TR Kullanım Kılavuzu

1. Kaj je procesno inženirstvo? Procesno inženirstvo (procesna tehnika) je tehnično področje, ki se ukvarja s pripravljanjem in spreminjanjem snovi.

OSNOVE HIDROSTATIKE. - vede, ki preučuje mirujoče tekočine

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Petek, 12. junij 2015 SPLOŠNA MATURA

Αυτό το κεφάλαιο εξηγεί τις ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ προς χρήση αυτού του προϊόντος. Πάντα να μελετάτε αυτές τις οδηγίες πριν την χρήση.

MEHANIKA FLUIDA. Prosti cevovodi

Kontrolne karte uporabljamo za sprotno spremljanje kakovosti izdelka, ki ga izdelujemo v proizvodnem procesu.


SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

Raztopine. Raztopine. Elektroliti. Elektrolit je substanca, ki pri raztapljanju (v vodi) daje ione. A a B b aa b+ + bb a-

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

Doc.dr. Matevž Dular N-4 01/

ZBIRKA REŠENIH PROBLEMOV IN NALOG

Cenik gradbenih izolacij in folij Velja od Izolacija za boljši jutri

Gospodarjenje z energijo

Ravnotežja v raztopini

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za znanosti o okolju Okolje (I. stopnja) Meteorologija 2013/2014. Energijska bilanca pregled

Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko Oddelek za fiziko. Seminar za 4. letnik. Elektrika iz vode. Povzetek

Kovinske indikatorske elektrode. Inertne elektrode. Membranske indikatorske elektrode

Osnove elektrotehnike uvod

KERAMIČNI MATERIALI 1

3525$&8158&1(',=$/,&(6$1$92-1,095(7(120

FLEKSIBILNA ZVOČNA IZOLACIJA ZA AKUSTIČNO UDOBNOST

UPORABA POLYHIPE-BIOKOMPATIBILNIH

Tretja vaja iz matematike 1

NEPARAMETRIČNI TESTI. pregledovanje tabel hi-kvadrat test. as. dr. Nino RODE

Integralni račun. Nedoločeni integral in integracijske metrode. 1. Izračunaj naslednje nedoločene integrale: (a) dx. (b) x 3 +3+x 2 dx, (c) (d)

Cefalosporini ostali β-laktami

odvodi u okoliš? Rješenje 1. zadatka Zadano: q m =0,5 kg/s p 1 =1 bar =10 5 Pa zrak w 1 = 15 m/s z = z 2 -z 1 =100 m p 2 =7 bar = Pa

ENERGETSKI STROJI. Energetski stroji. UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Katedra za energetsko strojništvo

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * FIZIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Petek, 10. junij 2016 SPLOŠNA MATURA

TRANSPORT RAZTOPIN. Agronomija - UNI

KODE ZA ODKRIVANJE IN ODPRAVLJANJE NAPAK

Tabele termodinamskih lastnosti vode in vodne pare

Kotne in krožne funkcije

II. gimnazija Maribor PROJEKTNA NALOGA. Mentor oblike: Mirko Pešec, prof. Predmet: kemija - informatika

17. Električni dipol

a -80.6MPa, m =49.4MPa a =80.6MPa, m =-49.4MPa. a =49.4MPa, m =-80.6MPa a =-49.4MPa, m =-80.6MPa

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

ΣΥΣΕΥΕΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 1η Ενότητα

9.4. VODOMERI NAVOJNI VODOMERI

3. vaja Razsoljevanje proteinov z gelsko izključitveno kromatografijo

NALOGE K PREDMETU DELOVNO OKOLJE -PRAH

) 500 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

VILJUŠKARI. 1. Viljuškar se koristi za utovar standardnih euro-pool paleta na drumsko vozilo u sistemu prikazanom na slici.

Zeparo ZIO. Avtomatski odzračevalniki in izločevalniki Izločevalniki mikro mehurčkov in nečistoč ali kombinirani tip Industrial

-! " #!$ %& ' %( #! )! ' 2003

! " #! $ %&! '( #)!' * +#, " -! %&! "!! ! " #$ % # " &' &'... ()* ( +, # ' -. + &', - + &' / # ' -. + &' (, % # , 2**.

Transcript:

ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI Membranski separacijski procesi koncentriranje ali čiščenje

5 glavnih stopenj pri izolaciji bioproduktov Predobdelava razbitje celic stabilizacija sterilizacija flokulacija Ločevanje trdno/kapljevina filtracija sedimentacija centrifugiranje Oblikovanje končnega proizvoda sušenje kristalizacija ekstrudiranje tabletiranje Koncentriranje membranski procesi obarjanje uparjanje ekstrakcija vakuumsko sušenje Čiščenje obarjanje ekstrakcija diafiltracija adsorpcija kromatografija

Membranski procesi splošna uporaba: priprava tehnološke in pitne vode kemijska, farmacevtska industrija: izolacija in čiščenje produktov sodobne biološke čistilne naprave

Membranski procesi uporaba v biotehnologiji sterilna filtracija vstopnih komponent bioreaktorja (zrak, gojišča, dodatki) izolacija produktov membranski senzorji imobilizacija biokatalizatorjev membranski bioreaktorji membranski bioreaktor membranski senzor

Membranski procesi - delitev - glede na gonilno silo: - razlika pritiska: - mikrofiltracija - ultrafiltracija - reverzna (obratna) osmoza - električno polje (razlika el. potenciala): elektrodializa - razlika koncentracij: dializa - glede na velikost por filtrirnega sredstva oz. delcev, ki jih ločujemo: - mikrofiltracija (0,05 10 µm) - ultrafiltracija (1 50 nm, 1.000 1.000.000 Da) - reverzna osmoza (< 100 Da)

Ločevanje glede na lastnosti snovi osnovni parameter ločevanja mikrofiltracija ultrafiltracija gelska kromatografija velikost klasična filtracija reverzna osmoza dializa difuzivnost ionski naboj ionska izmenjava topnost ekstrakcija ultracentrifugiranje gostota centrifugiranje kapljevinski cikloni gravitacijska sedimentacija µm mm 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 100 103 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 ioni makromolekule mikronski delci fini delci veliki delci

Klasični membranski procesi na osnovi razlike pritiskov premer por membran 0,0001 µm čiščenje plinov 0,001 µm reverzna osmoza ΔP = 20-100 bar 0,05 µm 10 µm ultrafiltracija mikrofiltracija ΔP = 2-10 bar ΔP = 0,5-2 bar ΔP

Membranski separacijski procesi v biotehnologiji proces uporaba mikrofiltracija sterilizacija, filtracija celične mase, bistrenje pijač, pitna voda ultrafiltracija ločevanje makromolekul, izolacija encimov, proteinov obratna osmoza koncentriranje raztopin, demineralizirana voda, ločevanje ionov pervaporacija koncentriranje organskih kapljevin, ki jih je težko ločiti z destilacijo (0,05 10 µm) (1.000-1.000.000 Da) (< 100 Da)

Primer: izolacija in čiščenje intracelularnega encima

Shema procesa Proizvodnja encimov vir: Doran, 1995. Bioprocess Engineering Principles, str. 219

Membranski procesi prednosti membranskih procesov: - brez dodatka pomožnih sredstev - delo pri sobni temperaturi - možnost izvedbe šaržnega in kontinuirnega procesa - enostavno povečevanje procesne opreme pomanjkljivosti membranskih procesov: - mala odpornost na nizek/visok ph in temperaturo - težka izvedba čiščenja in sterilizacije - problemi pri nalaganju - zamašitev por membrane z organskimi molekulami

Mikrofiltracija in ultrafiltracija cf cr cp

R in MWCO R zadrževalni faktor (selektivnost membrane) R = 1 cp cr MWCO molecular weight cut off, R=0.9

Vrste membran odločilen vpliv na proces nasprotno kot pri klasični filtraciji polimerna anizotropna membrana keramična simetrična membrana Simetrična in nesimetrična struktura različna poroznost, debelina, morfologija

Vrste membran proces membrana mikrofiltracija simetrična, mikroporozna keramika, polimeri ultrafiltracija asimetrična, mikroporozna obratna osmoza asimetrična, polimeri pervaporacija asimetrična, polimeri izbor membrane: MWCO odpornost na topilo ph T ΔP

Membrane - značilnosti

Membrane - materiali polimeri polisulfon (PS): dobra odpornost (P, T, agresivna čistila) poliakrilonitril (PAN): malo mašenja lažje čiščenje poliviniliden fluorid (PVDF): in situ sterilizacija s paro poliolefini (P) (=polialkeni): za nesterilno čiščenje PVDF PS PAN keramika iz Al2O3, ZrO2, borosilikatno steklo... α olefin

Vrste modulov ploščni modul cevni modul z votlimi vlakni spiralni modul monolitni modul

Načini obratovanja šaržno enostopenjsko kontinuirno večstopenjsko kontinuirno

Koncentracijska polarizacija ob membrani pretok vode skozi poro idealne membrane Cb koncentracija v glavni masi koncentrata (retentata) Cw koncentracija ob steni Cp koncentracija permeata

Prenos snovi fluks permeata j (m/s) ϕp j= A ϕ p = volumenski pretok permeata (m /s) 3 A = površina membrane (m2) prenos snovi skozi plast gela: kw = D δ CW j = kw ln Cb kw = snovna prestopnost (m/s) D = difuzivnost (m2/s) δ = debelina mejne plasti (m) prenos snovi skozi membrano: P j= η ( Rf + R g + R m ) j (m/s) Cw = C b ln Cb Cw R (m-1) = hidravlični upori: Rf (film), Rg (gel), Rm (membrana: 1012 1016 m 1) η = viskoznost (Pa s)

Vpliv na fluks permeata kw Cb

Primerjava s klasično filtracijo

Učinkovitost procesa faktor koncentriranja α pri šaržnem procesu Vf α= Vr Vf začetni volumen Vr volumen koncentrata (retentata) faktor koncentriranja α pri kontinuirnem procesu ϕ V,f α= ϕ V,r φv,f volumenski pretok na vstopu φv,r volumenski pretok koncentrata (retentata)

Učinkovitost procesa dobitek permeata Δ pri šaržnem procesu = Vp Vp volumen permeata Vf Vf začetni volumen dobitek permeata Δ pri kontinuirnem procesu ϕ V,p = ϕ V,f φv,p volumenski pretok permeata φv,f volumenski pretok na vstopu

Učinkovitost procesa dobitek neprepuščenega dela Φ pri šaržnem procesu Vr Cr φ= Vf Cf Cr koncentracija retentata Cf koncentracija na vstopu dobitek neprepuščenega dela Φ pri kontinuirnem procesu ϕ r Cr φ= ϕ f Cf φv,r volumski pretok retentata φv,r volumski pretok napajalnega toka