Разработка и исследование ультрафильтрации липаз на стадии их выделения и концентрации

• Автор: Щербак, Валдемар Эдуардович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Рига
• Количество страниц: 152 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Мембранные процессы разделения жидких смесей

1.2. Характеристика ультрафильтрационных мембран II

1.3. Влияние основных технологических факторов на параметры процесса ультрафильтрации

1.4. Массоперенос при разделении смесей ультрафильтрацией

1.5. Место ультрафильтрации в типовой ХТС получения ферментов микробного синтеза .

1.6. Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования

ГЛАВА П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Характеристика исследованных мембран

2.1.1. Выбор мембран, определение их удельной водопроницаемости и регенерация
2.2. Характеристика объектов исследования
2.3. Методы анализа .
2.4. Методика проведения экспериментов .
2.4.1. Установка периодического действия .
2.4.2. Установка непрерывного действия .
2.4.3. Проведение опытов .
2.5. Оценка ошибки опыта
2.6. Планирование экспериментов .
ГЛАВА Ш. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1. Факторы, влияющие на процесс ультрафильтрации
3.1.1. Средний диаметр пор
3.1.2. Перепад давления по толщине мембраны
3.1.3. Частота вращения мешалки и скорость потока .
3.1.4. Высота канала
3.1.5. Начальная концентрация растворенных веществ
3.2. Выбор параметров оптимизации и значимых факторов
3.3. Оптимизация процесса ультрафильтрации .
ГЛАВА 1У. РАЗРАБОТКА УЛЬТРАФИЛЬТРАМ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СХЕМЕ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТА ЛИПАЗЫ
4.1. Анализ существующей и предлагаемой схемы очист ки и выделения .
4.2. Расчет ультрафильтрационного аппарата непрерыв ного действия
4.3. Определение экономического эффекта
ВЫВОДЫ .
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ .
ЛИТЕРАТУРА


Приведены методы расчета коэффициента массопередачи с использованием критериальных уравнений. Во второй главе описаны свойства исследованных мембран и растворов. Представлена методика проводимых исследований, определены погрешности опытов. Описан используемый метод оптимизации процесса ультрафильтрации. В третьей главе рассмотрены факторы, влияющие на параметры процесса ультрафильтрации. Определены независимые факторы и показано комплексное их влияние на исследуемые параметры. Проведена оптимизация ультрафильтрационного концентрирования грибной и дрожжевой липазы. В четвертой главе предложена ХТС получения ферментов липазы с использованием ультрафильтрации на стадии их выделения. Разработана методика расчета ультрафильтрационного аппарата непрерывного действия, работающего в режиме прямотока или противотока. ГЛАВА I. К мембранным процессам разделения жидких систем относятся: обратный осмос, ультрафильтрация, диализ и электродиализ [1-4]. Общим для мембранных процессов является то, что разделение, т. Различие состоит в движущей силе процессов (табл. Таблица 1. Р = Р<-Р2-Л<Я: (1. Р-г - избыточное давление под мембраной, МПа; бЛГ - разность осмотических давлений в растворах над и под мембраной, МПа. Обратный осмос используется для разделения низкомолекулярных растворов. Вследствие высокого осмотического давления растворенных низкомолекулярных веществ давление Р* , прикладываемое к разделяемому раствору, составляет (от 2,5-5,0 до ) МПа и выше [2]. Обратным осмосом осуществляют разделение растворов, молекулярные массы компонентов которых одного порядка с молекулярной массой растворителя - характерным примером является обессо-ливание воды. Если размеры молекул и молекулярная масса (ММ) растворенного вещества и растворителя отличаются на порядок и выше, то используется ультрафильтрация. Применяемые в этом случае мембраны характеризуются большим значением среднего диаметра пор и, соответственно, большей проницаемостью для растворителя. Движущая сила процесса ультрафильтрации составляет (0,3-1,0) МПа [б]. С возрастанием молекулярной массы растворенного вещества резко снижается значение его осмотического давления. Обычно при определении движущей силы ультрафильтрации значением осмотического давления пренебрегают, при этом уравнение (1. Р=Р,-? В работе И предлагается определять границу между обратным осмосом и ультрафильтрацией по среднему радиусу пор мембраны, т. X имеет место обратный осмос, при большем - ультрафильтрация. При диализе движущей силой процесса является разность концентраций растворенного вещества в растворе и в диализате, разделенных мембраной. Движущей силой электродиализа является разность электрохимических потенциалов по обе стороны мембраны. Области применения мембранных процессов представлены в работах [2, 4, , ^ . В микробиологической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности возрастает потребность в сложных химически- и термолабильных препаратах, в том числе в ферментах,требующих "мягких" условий их выделения ^1б]. Это обусловливает актуальность задачи применения мембранных методов, особенно ультрафильтрации, для очистки и выделения ферментов, т. Развитию и внедрению мембранных процессов, в том числе,ультрафильтрации, в нашей стране способствовали создание и дальнейшее улучшение высокоселективных и химически стойких отечественных мембран [, ] , производство которых налажено во Всесоюзном научно-исследовательском институте синтетических смол (ВНИИСС), г. Владимир. Разделение жидких смесей методом ультрафильтрации проводится на мембранных аппаратах, основным элементом которых является полупроницаемая мембрана. Для ультрафильтрационной очистки жидких смесей в лабораторных условиях разработано и изготавливается большое количество мембран из различных материалов - как на основе синтетических полимеров, так и на основе целлюлозы. Характеристики некоторых отечественных мембран представлены в таблице 1. Мембраны в таблице расположены в порядке возрастания среднего диаметра пор или в порядке увеличения значения молекулярной массы вещества, задерживаемого мембраной. Таблица 1. Продолжение табл.