جداسازی بیولوژیک| DNA | سانتریفوژ|فیلتراسیون |تخریب سلولی| جداسازی|جذب سطحی|رسوب دهی|الکتروفورز| کریستالیزاسیون |الکتروفورز | الکترودیالیز |کروماتوگرافی - بایو وان_ تخصصی ترین وب سایت بیوتکنولوژی , مهندسی ژنتیک و زیست شناسی نوین کشور\nبیوسنتز پروتئین یا ترجمه Translation mRNA\nاولین باریک مهندس ارتش انگلیس به نام بنجامین روبینز ، دستگاه بازویی چرخشی برای شناسایی داروها ایجاد کرده بود . در سال 1879 ، انتونی پراندلنت، برای اولین بار سانتریفیوژهای امروزی را برای جداسازی خامه از شیر مورد استفاده قرار داد . در سال 1879 ، شخصی به نام گاستاف ، نشان داد که از سانتریفیوژ میتوان برای کارهای تجاری استفاده کرد . ابعاد مختلفی از سانتریفیوژ ها گسترش یافته است و طیف وسیعی از عملکردها را از میلی لیتر تا لیتر را می تواند مورد ارزیابی قرار دهد .\nتصویرروبرواز یک سانتریفیوژ متعلق به قرن19 بوده که با دست می چرخید.\nتوجه به میکرو سانتریفیوژ ها ، در سال 1962 ، توسط یک شرکت آلمانی توسعه یافت و این شرکت سیستم میکرولیتری را برای اهداف ازمایشگاهی مورد استفاده قرار داد.\nچنانچه ذرات در يك نمونه داراي جرم هاي متفاوتي باشند، مي توان براساس اختلاف جرم و تأثير نيروي ثقل آنها را از يكديگر جدا کرد. براي تسريع اين عمل از روشي به نام سانتريفوژ يا ميان گريزش استفاده مي شود. مبناي اصلي سانتريفوژ، اصل گريز از مركز است كه يكي از اصول فيزيك دوران محسوب مي شود.\nدرحقيقت سانتريفوژ توسط نيروي گريز از مركز، ذرات سوسپانسيون را از مايع جدا مي كند. همچنين مي تواند باعث تفكيك دو مايع با تراكم متفاوت شود. اين مايعات مي توانند مايعات بدن باشند (مانند خون، سرم و ادرار).\nسانتريفوژ با ايجاد نيرويي چندين برابر نيروي جاذبه، باعث افزايش سرعت طبيعي جدايي ذرات با تراكم متفاوت مي شود.\nسانتریفوژ یا دستگاه مرکزگریز دستگاهی است که در آن با استفاده از نیروی گریز از مرکز مواد را از یکدیگر جدا می‌کنند. در این دستگاه محفظه‌ای که مواد جداشدنی در آن قراردارد معمولاً به کمک یک موتور به سرعت حول یک محور می‌چرخدواز آن برای چرخاندن مواد با سرعت بالا استفاده می‌شود. دانشمندان معمولاً دستگاه سانتریفوژ را برای جدا کردن ذرات جامد از یک مایع یا تقسیم مخلوط مایعات به اجزای مختلف آن به کار می‌گیرند.\nمخلوط را درون لوله‌ای قرار می‌دهند به طوری که با چرخش ، دستگاه به سمت خارج از مرکز حرکت می‌کند و به حالت افقی قرار می‌گیرد. در این حالت، نیروی گریز از مرکز می‌خواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفوژ براند و از این نقطه دور کند.در این حال ذرات یا مایع سنگین تر بیش تر به سمت بیرون (یا ته مخلوط) رانده می‌شود. وقتی سانتریفوژ از حرکت باز می‌ایستد، مواد به حالت غیر مخلوط باقی می‌مانند. خون و سایر نمونه‌های بیولوژیکی را معمولاً به وسیله دستگاه سانتریفوژ جدا می‌کنند\nانواع دستگاه‌های مرکز گریز برای مصارف گوناگون ساخته شده‌است. نمونه‌های خانگی این دستگاه برای جداکردن آب از سبزی‌ها مثل کاهو و غیره بکار می‌رود. در نمونه‌های آزمایشگاهی برای جداکردن گلوبول‌های خون از پلاسما استفاده می‌شود. دستگاههای صنعتی با موتورهای قوی و در ابعاد بزرگ برای جدا کردن مواد بکار می‌رود. در کار غنی‌سازی اورانیوم نیز از دستگاه‌های مرکزگریز گازی استفاده می‌شود\nتقسیم بندی سانتریفوژها برحسب سرعت چرخش\n1 سانتریفوژهای با دور بالا\n2 سانتریفوژهای با دور پایین\n3 سانتریفوژهای اولترا\nسانتریفوژهای با دور بالا\nدور دوران آن بینrpm24000-21000و حداکثر rpm 30000است.سانتریفوژهای دور بالا برای بیشتر فرآورده ها استفاده می شود . همگی یخچال دار می باشند.\nدو نوع سانتریفوژ با دور بالا وجود دارد: کم ظرفیت و پرظرفیت.\nسانتریفوژ کم ظرفیت :با نمونه برداری گسسته می تواند میکروارگانیزم ها، سلول ها، ویروس ها و ارگان های سلولی را جدا کند.\nسانتریفوژ پرظرفیت:مدل پیوسته ای است برای به دست آوردن مخمر و باکتری ازمحیط کشت، پروتئین از نمونه ها و ویروس و باکتریوفاژ از نمونه های رقیق شده. (2)\nسانتریفوژهای با دور پایین\nدر اولترا rpm 100000-75000 با حداکثر rpm 120000 است.برای تفکیک مواد تشکیل دهنده سلولی کاربرد دارند. همگی دارای یخچال است. زیرا در دورهای بالا اصطحکاک(1) هوا باعث گرم شدن دستگاه و درنتیجه تخریب پروتئین ها می شود. اولتراها معمولا در مراکز تحقیقاتی استفاده می شوند.\nخواص سانتریفیوژها بر اساس چرخش انها:(جدول1)\nدر تقسیم بندی دیگر سانتریفوژ ها را به سه نوع شناور ،زاویه ثابت ومحوری تقسیم می کنند:\nدر این نوع سانتریفوژ، در حالت توقف وضعیت عمودی و در حالت دوران نمونه ها وضعیت افقی با سطح زمین دارند.\nدر این نوع سانتریفوژ، ذرات معلق بر اثر نیروی گریز از مرکز به بخش خارجی، یعنی انتهای لوله ها رانده می شوند و رسوب به صورت یک لایه تقریبا یکنواخت در ته لوله تشکیل می شود. در پایان عمل، لوله های حاوی نمونه مجددا به حالت عمودی درآمده، رسوب در ته لوله و محلول شفاف در بالای آن قرار می گیرد.\nسانتریفوژهای زاویه ثابت:\nدر این نوع سانتریفوژ لوله حاوی نمونه نسبت به محور دوران یک زاویه ثابت دارد. این زاویه از 25 تا 45 درجه می تواند متغیر باشد و ذرات معلق براثر نیروی گریز از مرکز به سمت خارج محور دوران رانده می شوند اما برخلاف سانتریفوژهای شناور رسوب در جدار و بخشی از کف لوله که در قسمت خارجی محور دوران قرار دارد، رانده می شود.\nالبته هر قدر این زاویه نسبت به محور دوران کمتر باشد، رسوب بیشتر در جداره تشکیل می شود و اگر زاویه بیشتر باشد، رسوب بیشتر در کف تشکیل می شود.\nشکل روتوردر این نوع سانتریفوژ اجازه دوران در دور بالاتر و رسوب ذرات ریزتر را می دهد. لذا میزان رسوب دهی این نوع سانتریفوژ از نوع شناور بالاتر است.\nاگر در نوع شناور بخواهیم مانند زاویه ثابت، از دور بالاتر استفاده کنیم در اثر اصطکاک بیشتر با هوا، درجه حرارت افزایش خواهد یافت.\nدر اصل لوله حاوی نمونه در طول محور عمودی خود دوران می کند (برخلاف سانتریفوژهای معمولی که در طول محور افقی دوران می کنند).\nکاربرد انواع مختلف سانتریفوژها:(جدول2)\n1.موتور(پمپ) 2.روتور 3.یخچال 4.سیستم کنترل 5.محفظه دستگاه\nسانتریفوژ معمولی دارای محفظه ای بنام روتور یا سر است که با موتور کار می کند . روتور ها دارای انواع مختلفی هستند ولی انواعی که معمولا در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیردبه دو دسته تقسیم می شود: دسته اول روتور هایی که در آنها لوله محتوی مایع محکم در یک زاویه ثابت نگاه داشته می شود و به همین جهت آنها را روتورهای با زاویه ثابت می گویند. دسته دوم آنهایی هستند که لوله هایشان در محفظه های فلزی قرار دارند و با چرخش روتور به خارج تاب خورده وبه صورت افقی قرار می گیرندو به این ترتیب مایع و مواد معلق درون این لوله ها در معرض نیروی گریز از مرکز واقع می شوند.این روتور ها را روتور با محفظه آویزان می گویند.\nوقتی جسمی با شتاب می چرخد ،از لحاظ فنی ،نیروی مرکزگرا سبب حرکت جسم در مسیر دایره ای با شعاع ثابت می شود و این نیرو دائما جسم را به طرف مرکز دایره چرخش می کشاند.هنگامی که سرعت ثابت است، این نیرو فقط سبب تغییر جهت حرکت می شود.از طرفی جسم نیز با نیرویی به نام مرکز گریز در مقابل تغییر جهت حرکت به سمت خارج کشیده می شود که اندازه آن مساوی نیروی مرکزگرا است و موجب گرایش جسم به فرار از مسیر منحنی الخط دایره چرخش در راستای مستقیم و مماس بر دایره می شود\nمشخصات روتور مناسب برای روش های مختلف سانتریفوژ در جدول3 ارائه شده است\nدر شکر سازی شربت بسیار غلیظ ماسکوبیت از دو بخش جامد (بلورهای شکر) و مایع (بخش غیرکریستالی) تشکیل یافته است که در عمل سانتریفوژ این دو بخش از یکدیگر جدا می شوند. کریستالهای شکر شسته می شوند و در این صورت شکر با درجه خلوص بالا تولید می شود.\nپس آب این بخش، بدلیل اینکه دارای مقادیر قابل توجهی شکر است طی چند مرحله مجددا کریستال گیری شده، در نهایت پس آبی که دیگر نمی توان از آن کریستال گرفت به عنوان ملاس از کارخانه خارج می شود. در برخی از کارخانجات این ملاس به واحد قندگیری از ملاس رفته و باکمک پودر آهک قند ملاس بازیافت می شود . در کارخانجاتی که تولید قند دارند، سانتریفوژهایی جهت تبدیل شکر به قند فعالیت دارند\nسانتریفوژهادر تمام قسمت هایی که احتیاج به جداسازی باشد وجود دارند و مثال دیگر کاربرد آن در صنایع غذایی در کارخانه های فرآورده های لبنی است.\nدر صنایع نشاسته سازی،رنگ رزی،بافندگی جهت خشک کردن مواد شیمیایی داروئی،لباس و غیره نیز کاربرد دارد.\n· از سانتریفوژ می توان به عنوان کنترل کننده آلودگی هوا در محل تولید آن نیز بهره برد.\nانواع سانتریفوژ های مورد استفاده که در منابع فاضلاب و لجن فعال کاربرد دارند\n1-سانتریفوژهای جامد کاسه ای(استوانه ای)\n2-سانتریفوژهای سبدی(سبدی سوراخ دار-سبدی بدون سوراخ)\nسانتریفوژ استوانه ای\nسانتریفوژ استوانه ای(کاسه لوله ای) یکی از انواع مهم است که در عین سادگی می تواند نیروی سانتریفوژ زیادی ایجاد کند .سانتریفوژهای استوانه ای را می توان سرد کرد که در کار کردن با پروتئین یک مزیت به حساب می اید .\nدر این نوع سوسپانسیون معمولا از انتهای لوله وارد می شود و مایع شفاف شده از بالای ان خارج می شود جامدات موجود در محلول به صورت یک لایه خمیر ضخیم بر روی دیواره لوله تشکیل می شوند تا زمانی که در خروجی جسم جامدی مشاهده نشود می توان به تزریق خوراک ادامه داد پس از این مرحله سانتریفوژ را خاموش کرده وتمیز می کنند. این وقفه در انجام عملیات یک ایراد مهم بحساب می اید\nتحلیل کارایی سانتریفوژ\n:نیروی گریز از مرکز\n:شتاب گریز از مرکز\n:فاصله جسم از محور چرخش\n:سرعت چرخش (رادیان در واحد زمان)\nسرعت ته نشینی ذرات در معرض نیروی گریز از مرکز\n=سرعت ته نشینی\n=قطر ذرات کروی\n=چگالی مایع در حال چرخش\nµ =چگالی مایع\nb=طول بخش استوانه ای\nr= فاصله عمودی از محور چرخش\nRc= فاصله شعاعی از محور چرخش به لایه بالای کیک\nRL=فاصله شعاعی از محور چرخش به سطح مایع\nRw= فاصله شعاعی از محور چرخش به دیوار سانتریفوژ\nمدت زمان اقامت یک مایع در یک سانتریفوژ استوانه ای\nV=حجم سانتریفوژ در دسترس مایع\nQ=حجم میزان جریان مایع از طریق سانتریفوژ\nمعادله اصلی سانتریفوژ استوانه ای(دبی خوراک ورودی)\nسرعت ته نشینی فقط تابعی از ذرات می باشد و مستقل از سانتریفوژ خاص مورد استفاده می باشد ولی مقدار موجود در کروشه که بد ان طول می باشد تابعی از ذرات نمی باشدو فقط به نوع سانتریفوژ وابسته است\nفیلترسانتریفوژها و معادلات طراحی آنها\nفيلتر سانتريفوژي (Centrifugal filter)\nاين فيلتر ها به دو نوع كلي پيوسته و ناپيوسته تقسيم مي شوند . به طور كلي معمولاً اين فيلتر ها در مورد جامداتي كه يك قالب متخلخل تشكيل مي دهند مورد استفاده قرار مي گيرد. براي اين كار دوغاب را وارد يك سبد چرخان مي كنند كه داراي يك ديواره شياردار يا مشبك است و يا محيط فيلتر با پارچه يا توري فلزي پوشانده شده است.\nفیلترسانتریفوژ معلق از بالا(ناپیوسته)\nفیلترسانتریفوژ با نوارنقاله رفت و برگشتی(پیوسته)\nفیلتراسیون بعنوان یک روش مکانیکی برای جداسازی یک یا چند ترکیب از یک سیال بر اساس اختلاف اندازه ،آنها شناخته میشود.\nبا توسعه غشاهای مورد استفاده در این فرایند از این تکنیک برای جداسازی مواد محلول در یک حلال یا جداسازی مخلوط گازها از یکدیگر استفاده میشود.غشا به عنوان یک جداکننده دو فاز عبوری وغیر عبوری مطرح است و میتوانند بر اساس خصوصیات زیر طبقه بندی شوند:\n1)طبیعت غشا (طبیعی یا مصنوعی )\n2)ساختار غشا (متخلخل یا غیرمتخلخل )\n3)کاربرد غشا (جداسازی فازهای گازی ،مایع و جامد )\n4)مکانیزم فعالیت غشا (جذبی ،نفوذی ،تبادل یونی )\nمزایای فرآیند فیلتراسیون:\n1-عدم ایجاد تغییر در فاز یا حالت نمونه در طی فرآیند.\n2-مصرف پایین انرژی.\n3-تامین انرژی موردنیاز تنها با استفاده از الکتریسیته.\n4-عدم نیاز به تجهیزات تغییر فاز همچون بخارسازها،کندانسورها و...\n5-امکان اجرا در دماهای پایین.\n6-عدم تغییرات PH و قدرت یونی در طی فرآیند\nطبقه بندی انواع فرآیندهای فیلتراسیون:\nانواع فرایندهای فیلتراسیون بر اساس اندازه ذرات و یا مولکولهای جداشونده طبقه بندی میشوند که مهمترین روشهای جداسازی غشایی عبارتند از :\nاسمز معکوس ،نانو فیلتراسیون ،اولترافیلتراسیون ، میکروفیلتراسیون ،دیالیز و الکترودیالیز\nجدول نیرومحرکه فرآیندهای غشایی :\nروش های فیلتراسیون :\n1- روش عمودی\nدر این روش خوراک بطور عمودی بر سطح فیلتر وارد میشود و از فیلتر عبور میکند،ذرات در روی سطح فیلتر ته نشین میشوند،به مرور زمان و در طی انجام فرایند ضخامت کیک تشکیل شده روی سطح فیلتر افزایش میابد که در اکثر موارد کیک تشکیل شده از نوع تراکم پذیر بوده ورابطه خطی بین ضخامت کیک و افت فشار وجود ندارد در نتیجه به مرور زمان سرعت فرایند فیلتراسیون کاهش شدیدی میابد و تخلیه کیک امری ضروری است وباعث افزایش زمان انجام فرایند میشود.\nروش دوم تکنیک جریان مماسی که دران جریان خوراک موازی با سطح فیلتر است و دراین روش تشکیل کیک به حداقل میرسد.دراین روش خوراک وارد فیلتر شده و دو جریان خروجی یکی عبور کرده از صافی(محلول رقیق یا filtrate) دیگری جریان رسوبی(محلول غلیظ)وجود دارد وازتشکیل کیک در سطح فیلتراسیون جلوگیری میشود که باعث افزایش فلاکس جرمی می شود.\nمقاومت کیک های تراکم ناپذیر:\nاگر کیک تراکم ناپذیر باشد ،ضخامت کیک با حجم فیلتر شده مستقیما متناسب و باسطح فیلتر نسبت عکس خواهد داشت.\nمقاومت کیک های تراکم پذیر :\nتمامی کیکهایی که از مواد زیستی تشکیل میشوند تراکم پذیر بوده و با فشرده شدن این کیکها سرعت فیلتراسیون کاهش میابد.در کیک های تراکم پذیر مقاومت کیک به صورت تابعی از افت فشار است\nانواع تجهیزات و سیستم ها:\nسیستم های فیلتراسیون به دو دسته کلی سیستم های آزمایشگاهی و صنعتی تقسیم میشوند و در این فرایند از تجهیزات با 5 طرح مختلف استفاده میکنند که به صورت زیر تقسیم بندی میشوند:\n1-سیستم های فیلتراسیون استوانه ای\n2-سیستم های فیلتراسیون فیبر توخالی\n4-سیستم های مارپیچی\n5-سامانه های خاص\nاز این تجهیزات برای فیلتر کردن سریع نمونه هایی با حجم کم استفاده میشود،در آنها نیرو محرکه توسط نیروی گریز از مرکز سانتریفوژ تامین میشود.نمونه در قسمت بالای سل که شامل غشا نیز هست قرار داده شده و با استفاده از یک سانتریفوژ فرایند فیلتراسیون انجام میشود.\nاز این تجهیزات در آزمایشهای کلینیکی و آنالیتیکال برای نمونه های با حجم کم استفاده میشود،هیچ کنترلی بر پدیده پلاریزاسیون غلظتی نیست و این آزمایشات اطلاعاتی درباره فلاکس عبوری از فیلتر نمی دهد. \nتجهیزات با مقیاس بالاتر، دراین تجهیزات پدیده پلاریزاسیون غلظتی توسط یک همزن کنترل میشود.همزن مغناطیسی در نزدیکی سطح غشا قرار میگیرد وپیوسته محیط هم زده میشود.دراین تجهیزات به دلیل کنترل پدیده پلاریزاسیون غلظتی فلاکس عبوری بالا است.\n2-سیستم های استوانه ای\n3-فیلترهای فیبر توخالی\n5-سیستم های خاص\nمدل تخت :\nاز لحاظ ساختاری از ساده ترین هستند،به این سیستم ها صفحه مسطح یا قاب و صفحه گفته میشود.در این فیلترها دو طرف یک صفحه تخت صلب،دو لایه از غشا قرار گرفته که بین صفحه صلب و غشا با استفاده از یک ماده فضا دهنده پر شده و تعدادی از این صفحات در یک فضای بسته قرار داده شده.جریان دراین فیلترها آرام است.تعویض غشاها دراین نوع فیلترها معمولا آسان است.\nاز لحاظ دانسیته فشردگی،مصرف انرژی و هزینه حد واسط سیستمهای استوانه و مارپیچی هستند\nفیلترهای استوانه ای:\nاین سیستم ها معمولا توسط شکل دهی پلیمرها در یک غالب پلاستیکی یا کاغذی تهیه میشوند.بیشتر از غشاهای سرامیکی استفاده میشود.خوراک از درون لوله ها جریان میابد ومایع صاف شده از دیواره فیلتر لوله ای خارج میشود.در این نوع از فیلترها چندین فیلتر را میتوان در یک نگهدارنده واحد قرار داد.قطر فیلتر و اندازه آن با توجه به حداقل مصرف انرژی و هزینه ساخت انتخاب میشود\nفیلترهای فیبر توخالی:\nغشاهای فیبری توخالی از لحاظ ظاهری شبیه غشاهای استوانه ای هستند اما یک اختلاف اساسی با هم دارند،این نوع غشاها بر خلاف غشاهای استوانه ای خودنگهدارنده هستند.در این فیلترها خوراک از درون فیلترهای تو خالی جریان یافته و مایع صاف شده در جهت شعاعی از دیواره فیلتر خارج میشود.\nفیلتر معمولا شامل یک جریان ورودی،یک جریان خروجی مایع باقی مانده و دو مسیر برای مایع صاف شده است.جریان خوراک و مایع صاف شده میتواند همسو یا ناهمسو باشد.معمولا 3000-50 فیبر مجزا را میتوان در یک محفظه اصلی جا داد.در اغلب موارد جریان از نوع آرام است.افت فشار با توجه به شدت جریان و طول غشا20-5psi است.در بین تمامی مدلهای فیلتر،این نوع مقدار نسبت سطح به حجم بالایی دارند.نگهداشت حجمی در آن پایین است. از لحاظ مصرف انرژی بسیار پایین است.به علت باریک بودن مسیر جریان وبالا بودن سرعت جریان شدت تنش بالا است.\nسیستم های مارپیچی:\nاز فشرده ترین و ارزان ترین ،سیستم های فیلتراسیون هستند.بطور گسترده کاربرد دارند.در دو طرف یک صفحه تخت صلب دو غشا تخت قرار گرفته که از سه ضلع بسته شده است و از طرف لبه باز به یک هسته مرکزی متصل شده اند و غشا به دور هسته مرکزی پیچانده شده.مایع صاف شده بعد از عبور از غشا به هسته مرکزی وارد میشود.غشا پیچانده شده به دور هسته مرکزی در درون یک پوسته فلزی یا پلاستیکی که تحمل فشار بالا را دارد قرار گرفته.یک راه افزایش سطح فیلتر بدون نیاز به افزایش طول آن استفاده از چند غشا با یک هسته مرکزی مشترک است.جریان در این نوع فیلترها از نوع آشفته استو\nسیستم های خاص :\nسیستم هایی که در MF و UF مورد استفاده قرار میگیرند باید طوری طراحی شوند که پدیده پلاریزاسیون و پدیده آلودگی را به حداقل برسانند.یک روش کاهش پدیده پلاریزاسیون و افزایش شدت جریان ،حرکت غشا است که باعث بوجود آمدن طرحهای متفاوتی در فیلترها شده است:\n1-سیستم های گردشی\n2-سیستم های ارتعاشی\n3-سیستم های Dean Vortices\nسیستم های گردشی :\nدراین مدل غشا درون یک سیلندر قراردارد وحول یک محورگردش میکند.خوراک از فضای بین دو سیلندر عبور کرده و مایع صاف شده از غشا عبور میکند.در یک سرعت گردشی مشخص پدیده ورتکس تیلور ایجاد میشود که به واسطه ان شدت تنش ایجاد شده 100000 است که تقریبا ده برار بیشتر از فیلتر های معمولی است.این تجهیزات برای مقیاس های نیمه صنعتی وکوچکتر در صنایع دارویی و بیوتکنولوژی مناسبند اما به دلیل مشکلات مکانیکی مربوط به سیلندرها و نسبت سطح به حجم پایین و دانسیته کم غشا ها قابل افزایش مقیاس به حجم صنعتی نیستند.\nنوع دیگر سیستمهای گردشی فیلترهای صفحه مسطح چرخان است که برای کاربردهای صنعتی مناسبند.در این نوع فیلترها غشا در بین دو صفحه دیسک صلب گرداننده قرار دارد که در اثر گردش دیسکها تنشی بالغ بر 400000 ایجاد میشود و مایع صاف شده از درون غشا عبور میکند.\nفیلترها ی ارتعاشی:\nیک روش دیگر به حرکت درآوردن غشا استفاده از تکنیک V-SEP است.این مدل شامل یک سری غشاهای صفحه تخت است که توسط لایه ای به قطر 1-2mm از یکدیگر جدا شده اند.نمونه های صنعتی این نوع فیلترها تا 150دیسک باسطح 30مترمربع میتواند داشته باشد .شدت تنش در سطح غشا تا 150000 میرسد.این تنش زیاد برای تغلیظ زیاد نمونه های مورد استفاده قرار میگیرد.\nنوعی از فیلتراسیون که در آن تشکیل کیک مهم و زیاد است ،معمولا حاوی ذرات بزرگتر یا ریز جاندارها میباشد .\nتجهیزات مورد نیاز برای فیلتراسیون متداول :\n1-فیلترها "صفحه و قاب“فشاری\n2-فیلتر افقی صفحه ای\n3-فیلتر عمودی ورقه ای\n5-فیلتر خلا دورانی\nفیلتر عمودی ورقه ای :\nفیلتر عمودی ورقه ای که در شکل نشان داده است سطح کمی نیاز دارد اما باید در فضایی قرار گیرد که فضای بالای ان خالی بوده تا بتوان ورقه های فیلتر و کیک را خارج نمود. این فیلتر به ازای حجم موجود سطح فیلتراسیون بالایی را در اختیار می گذارد.\nفیلتر شمعی :\nلوله هایی که بر روی یک فیلتر مخزنی سوار میشوند طوری عمل میکنند که کیک بر روی سطح خارجی آنها تشکیل شده ومایع فیلتر شده در داخل لوله ها به سمت بالا حرکت میکند. این لوله ها با استفاده از "شستشوی در خلاف جهت" تمییز میشوند.\nفیلتر خلا دورانی :\nفیلتر خلا دوار را که برای حجم های زیاد فیتراسیون در جداسازی های زیستی بکار برده می شود.در مقیاس بزرگ استفاده می شوند جایی که مواد جامد به سختی فیلتر میشوند.به همین دلیل به میزان زیاد در عملیات تجاری مورد استفاده قرار میگیرند.از آنجایی که این فیلترها به صورت خودکار عمل میکنند هزینه های کارگری پایینی نیز دارد.فیلتر شامل یک استوانه دوار است که از انتها نشان داده شده است.فشار در خارج از این استوانه اتمسفریک میباشد اما در داخل استوانه یک خلا نسبی است. قسمتی از استوانه به صورت غوطه ور در محلول قرار داده می شود و در طول فرایند با سرعتی کم دوران میکند.مایع به درون استوانه مکیده میشود و جامدات موجود در محلول بر روی سطح خارجی استوانه تشکیل یک کیک می دهند.هنگامی که این کیک به خارج از ظرف محلول دوران میکند شسته و خشک شده وسپس از استوانه جدا میشود.مرحله جداسازی کیک از استوانه با استفاده از یک تیغه انجام می شود \nمیکروفیلتراسیون یکی از فرآیندهای مهم غشائی میباشد که اساس کار آن جداسازی فیزیکی میباشد که اندازه مواد جامد حل شده و کدورت ومیکروارگانیسم های حذف شده به وسیله سایز منافذ غشاء ها از 0.2تا 20 میکرون تعیین شده است. در این روش جداسازی باکتریها ، مواد معلق کلوئیدی و مواد پلیمری حذف میشوند و ذرات میکرو که کوچکتر از منافذ غشاء هستند عبور میکنند.\nروش میکروفیلتراسیون در صنایع زیر کاربرد دارد:\n- پیش تصفیه برای نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس\n- تصفیه بیولوژیکی آبهای آلوده\n- جداسازی جامد – مایع برای صنعت غذا و دارو\n- استریلیزاسیون در نوشیدنی ها و داروها\n- شفاف کردن آب میوه ها\nاولترافیلتراسیون تکنولوژی جداسازی توسط غشا است که بر مبنای غشاء نیمه تراوا جهت جداسازی به کار برده می شود.این تکنولوژی جهت حذف ذرات ریز و آلودگیهای میکروبی می باشد. اختلاف فشار، نیروی محرک جریان، جهت عبور ازمیان غشا می باشد.\nمقاوم در برابر عوامل اکسیدکننده\nموارد اصلی کاربرد\nپیش تصفیه سیستم های RO\nعمومیت کاربرد در سایر زمینه ها نظیر شیمیایی، برق، مواد غذایی، نفت و نساجی\nاولترافیلتراسیون یک فرایند غشایی میباشد. چنین فرایندی وابسته به قابلیت تراوایی غشا که مرتبط با اندازهی عبوری از غشا است، میباشد. فرایندهای مشابه این نوع نامهای مختلفی به خود گرفتهاند: اولترافیلتراسیون، اسمز معکوس، میکروفیلتراسیون، هایپرفیلتراسیون و دیافیلتراسیون. تلاشهای اخیر تفاوت بین این فرایندها را بر مبنای مواد جداسازی شده توسط آنها بیان مینماید که در شکل 5 این تقسیمبندی نشان داده شده است. با توجه به شکل، اشتراکات زیادی در بازههای اندازه ذرات دیده میشود.\nفرایندهای اولترافیلتراسیون و موارد مشابه سه مشخصهی ویژه دارند: این فرایندها از جران متقاطع با سرعت زیاد استفاده میکنند، توسط نوع غشا شناخته میشوند و در تجهیزات واقعی وابسته به هندسهی غشا میباشند. هر کدام از این مشخصهها ارزش تأمل و بررسی دارند.\nفرایند اولترافیلتراسیون همواره شامل جریان متقاطع با سرعت زیاد روی سطح غشا و عمود بر شار عبوری از غشا میباشد. در حین عمل اولترافیلتراسیون تشکیل کیک موجب کاهش شار عبوری میشود و جریان متقاطع باعث کاهش تشکیل کیک بر روی غشا میگردد. کم بودن کیک در فرایند اولترافیلتراسیون باعث تمایز آن با فرایند فیلتراسیون معمولی میشود. هنگامی که یک محلول درشت محلول درشت مولکول تحت عمل اولترافیلتراسیون قرار میگیرد، جریان متقاطع باعث کاهش تجمع درشت مولکولها در نزدیکی سطح غشا میگردد. این تجمع، «قطبی شدن غلظتی» نامیده میشود که باعث افزایش فشار اسمزی و در نتیجه کاهش جریان عبوری از غشا میگردد.\nاولترافیلتراسیون شدیداً وابسته به نوع غشا میباشد که این حالت متفاوت با فیلتراسیون مرسوم است که در آن گزینهی فیلتر معمولاً تأثیر کمتری در جریان عبوری از میان کیک دارد. در اولترافیلتراسیون با توجه به اینکه جریان متقاطع باعث کاهش تشکیل کیک یا قطبی شدن غلظتی میشود، غشا نقش مهمی را ایفا میکند. از طریق پخش کردن یک لایه نازک از محلول آلی در آب، شیشه یا یک پایهی خنثی ساخته میشود. غشا تخلخلی معادل 80/0 داشته و متوسط اندازهی تخلخلها در بازهی 1/0 تا 1 میکرومتر میباشد. با اینکه تخلخل موجود در سطح بزرگتر از 1 میکرومتر به نظر میرسد، ولی انقباض منفذ در طول ماتریس اسفنجی باعث کاهش اندازهی مؤثر منفذ تا m 5/0 میگردد. غشاهای اولیه از این نوع از جنس استرهای سلولز بوده ولی ساختارهای مشابهی از دیگر جنسهای پلیمری مثل نایلون، پلی وینیل کلراید و اکریلونیتریل ساخته شدهاند. این پلیمرها پایداری غشاها را در بازهی وسیعی از pH، دما و حلالهای آلی بهبود بخشیدهاند. چنین غشاهایی توسط بازه وزن مولکولی (MWCO) مشخص شده و برای نمونه با اندازههای 1000، 10000، 100000 و 000/1000 دالتون در دسترس میباشند. غشاهای 100000 دالتونی عموماً برای جداسازی سلول مورد استفاده قرار میگیرند.\nاز کشش گرم فیلمهایی غیرمتخلخل پلیمری مثل پلی پروپیلن ساخته میشوند. لایهی پلیمری جهت تشکیل منافذ کوچکتر تحت کشش و گسیختگی قرار گرفته و ساختمان نهایی در نهایت شکل گرفته و سخت میگردد. این غشاها تخلخلی حدود 35% و ضخامت برابر 003/0 سانتیمتر دارند. با توجه به آبگریز بودن، این غشاها بایستی قبل از اولترافیلتراسیون محلولهای آبی توسط مخلوط آب ـ الکل آمادهسازی شوند. همچنین این غشاها بهترین نوع غشا جهت استفاده در دستگاههای قلب ـ ریه میباشند، ولی برای اولترافیلتراسیون بسیار رایج نمیباشند.\nکمترین تخلخل (حدود 3%) را داشته و منافذ بیشتر به صورت تک توزیعی میباشند. از آنجایی که این غشاها معمولاً ده برابر نازکتر هستند، تراوایی مشابه با دیگر نوع غشاها را دارند. این غشاها با قرار دادن فیلمهای غیرمتخلخل از میکا یا پلی کربنات در معرض اشعهی آلفا ساخته میشوند. بخشهای اشعه دیده بر روی فیلمها توسط اسید هیدروفلوریک تحت تأثیر قرار گرفته و منافذ ایجاد میگردد.\nمشخصهی سوم اولترافیلتراسیون، هندسهی غشا در تجهیزات واقعی میباشد. این هندسه، جریان متقاطع و مواد غشا را با هم پیوند میدهد تا اولترافیلتراسیون را مؤثر سازد.\nاین مدل شامل لایههای متناوبی از غشا، لایهی متخلخل نگهدارنده و محلهای توزیع برای خوراک و مایع عبوری است. واحد میتواند سطح مقطع مربعی یا بیضی داشته باشد و میتواند به صورت غشاهایی با سطح تا 1500 متر مربع در بازار عرضه گردد. این غشاها میتوانند برای تمیز کردن و یا تعویض غشاهای معیوب، از سیستم جدا گردند. این غشاها کمترین مقدار سطح بر واحد حجم انواع معمول را داشته و در نتیجه شار بر واحد حجم کمتری در فرایند اولترافیلتراسیون ایجاد مینمایند.\nپیشنهاد دیگر استفاده از طرحهای به شکل پوسته و لوله میباشد. این ساختار مشابه مبدل حرارتی پوسته و لوله که دارای تعدادی لوله با انتهای متصل به یک صفحهی مشترک است، میباشد. جریان خوراک وارد مجرای لولهها شده و مادهی نفوذی از دیوار گذر میکند و مایع باقیمانده از دیگر انتهای لوله خارج میگردد. روی این هندسه تبلیغات گستردهای شده است. به عقیدهی ما این مدل معایب دیگر هندسهها را به صورت ترکیبی دارد. تمیز کردن و سرویس این نوع سختتر از حالت نوع صفحه و قاب میباشد و مقدار سطح به واحد حجم کمتری دارد و در نتیجه شارهای کمتری نسبت به مدل پیچشی و الیاف توخالی را داراست.\nنوع سوم طرح پیچشی میباشد این طرح شبیه یک پاکت بزرگ از جنس غشا به همراه لایهی حد فاصل برای عبور خوراک میباشد. خوراک در اطراف پاکت تحت فشار زیاد در طول غشا جریان داشته و در داخل پاکت جمع میگردد. این مرحله آسان بوده، اما آنچه آن را پیچیده میکند این است که پاکت مسطح نیست و دور کانال مرکزی خوراک پیچیده شده است.\nمایع عبوری از غشا به سمت داخل پاکت در جهت لوله جریان داشته و سپس به سمت انتهای واحد حرکت میکند. در نتیجه، دستگاه مشابه رولت میباشد که لایههای تعبیه شده برای عبور خوراک، غشا و فواصل حرکت مایع عبوری از غشا، حول یک لولهی مرکزی پیچیده شده و یک واحد فشرده با سطح غشایی تا 2000 متر مربع را تشکیل دادهاند.\nطرح پیچشی اولترافیلتراسیون مقدار سطح به واحد حجم بسیار بزرگتر نسبت به طرح صفحه و قابل و ساختارهای لولهای دارد. در نتیجه شدت فیلتراسیون بر واحد حجم بیشتری بدست میدهند. این غشاها بسیار سختتر تمیز شده و اگر قسمتی از غشا آسیب ببیند کل غشا باید دور انداخته شود. در نتیجه هنگامی که خوراک تا حد نسبی خالص میباشد، متمایل به استفاده از این نوع غشاها میباشیم. به عنوان مثال میتوان به تولید آب فوق خالص با فرایند اسمز معکوس اشاره کرد.\nشکل نهایی اولترافیلتراسیون ، طرح الیاف توخالی میباشد. این شکل شبیه دستگاههای غشایی لولهای میباشد که البته از لحاظ مقیاس متفاوت است. این الیاف معمولاً دارای قطر cm01/0 بوده، در حالیکه قطر لولهها در حدود cm1 میباشند. طرحهای اولترافیلتراسیون الیاف توخالی در تضاد با فرمهای صفحه و قاب هستند که در ابتدا بحث گردید. چون این الیاف مقدار سطح به حجم بسیار بالایی تا 3000 به غشا داده و باعث بدست آمدن بیشترین مقدار شار به واحد حجم میگردند. این دستگاهها به راحتی گرفته شده و به سختی تمیز میگردند. هنگامی که برخی از این الیاف از کار میافتند، کل ساختار غشا باید دور انداخته شود و قابل استفاده نمیباشد.\nهر ساختاری برای شرایط ویژهای استفاده میگردد، ولی این به وضوح قابل تشخیص نیست. ما همواره نمیتوانیم پیشنهاد قابل اطمینانی داشته باشیم. به خصوص برای دو طرح پیچشی و الیاف توخالی، وجود مرحلهی پیش فیلتراسیون قبل از مرحلهی اولترافیلتراسیون امری ضروری است.\nتمامی این طرحهای غشایی نیازمند تجهیزات اضافی\nمیباشند. هر فرایند شامل یک مخزن، یک پمپ خوراک و یک مدول غشایی است. پمپ باعث عبور جریان از روی غشا با شدت حداقل 10 برابر بیشتر از شار معمول عبوری از غشا شده و مخلوط باقیمانده دوباره به سیستم بازگردانده میشود. در مجموع میتوان گفت که ترکیبی از جریان متقاطع، نوع غشا و هندسهی آن بیانگر فرایند اولترافیلتراسیون و مبنایی برای تحلیلی که بحث خواهد گردید، میباشد.\nانواع فرایندهای میکروفیلترسیون و اولترافیلتراسیون\n1- عملیات غیرمداوم\n2- فرایند یک مرحله ای\n3- عملیات غیرمداوم همراه با خوراک دهی\n4- فرایند چند مرحله ای با جریان برگشتی\nعملیات غیرمداوم :\nدر این روش از یک پمپ برای خوراک دهی به فیلتر و گردش آن استفاده میشود و فرایند تا تغلیظ نهایی ادامه می یابد.در این فرایند با یک مبدل حرارتی در قسمت گردش محلول باقی مانده می توان دما را کنترل کرد.این سیستم ساده ترین روش برای تغلیظ یک حجم مشخص از یک نمونه است.در این سیستم فلاکس در حد بالا می باشد.از معایب این سیستم میتوان به انعطاف پذیری کم آن اشاره کرد.\nفرایند یک مرحله ای :\nدر این روش مایع باقی مانده برگشت داده نمی شود در اغلب روش های UF وMF دبی جریان صاف شده از باقی مانده کمتر است راندمان در این روش بسیار پایین است.و برای بهبود آن نیاز به فیلترهای با سطح بسیار بالا است.از این سیستم در تصفیه پساب،حذف ترکیبات سمی و ... استفاده می شود .زمان اقامت نمونه در این سیستم در کمترین حد قرار دارد\nعملیات غیرمداوم همراه با خوراک دهی :\nدر این سیستم در حین فرایند فیلتراسیون خوراک بطور پیوسته وارد می شود وسطح مایع در مخزن اصلی ثابت است از این سیستم در فرایندهای صنعتی استفاده میشود\nزمان انجام فرایند غیرمداوم همراه با خوراک دهی بدلیل پایین بودن فلاکس نسبت به غیرمداوم بیشتر است در نتیجه نمونه باقی مانده به مراتب بیشتر پمپ می شود .\nفرایندهای چند مرحله ای :\nدر این سیستم تنها غلظت در مرحله آخر بالا است و در مراحل قبل غلظت پایین و با حداکثر فلاکس کار میکند.افزایش بیشتر مراحل باعث بالا رفتن هزینه کنترل ، شیرها و لوله کشی میشود.زمان اقامت و حجم تانک مورد نیاز کمتر از سیستم ناپیوسته است. در این سیستم ها بطور متوسط در هر 24 ساعت کارکرد ، 1 تا 3 ساعت صرف .فرایند تمیز کاری میشود.\nتخریب بیولوژیک میکروارگانیسم\nلیز آنزیم سلول ها\nتخریب سلولی توسط معرف های بیولوژیک\nلیز آنزیم سلول ها:\nمزیت های لیز آنزیمی سلول ها شامل :\nافزایش سرعت و بازده رهایش سلول\nحداقل رساندن آسیب دیدگی محصول\nشرایط pH و دمای ملایم تر\nعدم تولید خرده های سلولی\nبرای لیز آنزیمی لازم است جزئیات ساختار فیزیکی و شیمیایی دیواره سلولی به خوبی مشخص شود.\nهیچ آنزیمی توانایی تخریب کامل دیواره سلولی را ندارد.توانایی تخریب دیواره سلولی در باکتری های گرم مثبت و گرم منفی با یک دیگر متفاوت است.\nبیشتر سیستم های لیز آنزیمی سلول ها در مقابل سلول های پیش تیمار شده یا در مقابل دیواره سلول ها فعال هستند.\nمحدودیت های اصلی سیستم های چند آنزیمی دسترس پذیری و هزینه بالای آنهاست.\nبرای استخراج یک محصول معین از یک ارگانیسم ٬ انتخاب سیستم مناسب لیز سلولی به طبیعت دیواره لیز شده و طبیعت و جایگاه محصول در داخل سلول بستگی دارد.\nترکیب یک سیستم چند آنزیمی بازدهی و انتخابی بودن فرایند لیز سلولی را تعیین می کند.\nدر بخشی از فاز تولید ترکیب سیستم های لیز آنزیمی می توانند با القا گر های مختلف دست کاری شوند.\nلازم است برای بهینه سازی فرایند لیز آنزیمی ،اطلاعات کمی مربوط به اثرات pH ٬دما ،غلطت آنزیم های لیتیک و سلول ها روی سرعت لیز سلولی بدست آورده شود.\nاتولیز فرایندی است که سلول ها از قابلیت لیتیک خودشان استفاده کرده و آنزیم های لیتیک را تولید می کنند.\nاتولیز مثل فرایند های خود هضمی خیلی کند است.\nاین فرایند با خشک کردن یا یخ و گرم شدگی سلول تسریع میشود.\nاتولیز می تواند بوسیله پلاسمولیز ارگانیسم ها با سورفکتانتها٬ معرف های تیول و حلال های آلی مثل تولوئن و بوتانل یا دما تسریع شود.\nپتانسیل اتولیز سلول ها متفاوت است ، اغلب آنها فاقد اطلاعات ژنتیکی تولید آنزیم های لیتیک هستند و بایستی از محیط خارج واز طریق روش های ژنتیکی ٬ ژن های کد کننده این آنزیم در داخل سلول وارد شوند.\nسیستم های لیز سلولی که می توانند کلون شوند نه تنها شامل اتولیزن ها بلکه شامل آنزیم های کلیسین و فاژها نیز هستند. \nتخریب سلولی توسط معرف های بیولوژیک :\nبا افزودن آنتی بیوتیک ها\nوارد کردن یک فاژ عفونت زا به سلول میزبان\nممکن است سنتز دیواره سلولی با باز داشتن آنزیم های لازم یا آنتی بیوتیک هایی مثل پنی سیلین متوقف شوند. چنین معرف هایی ممکن است در انتها فاز رشد اضافه شوند تا با جلوگیری از سنتز دیواره و تکثیر سلول باعث لیز شدن آن شوند.\nآنتی بیوتیک های خاص سلول های باکتریایی را نفوذ پذیر می کنند ولی باعث لیز آنها نمی شوند. به عنوان مثال :\nآنتی بیوتیک پلی ین و آنتی بیوتیک های پلی پپتیدی مثل پلی میاکسین ٬ گرامیسیدین ٬ تیروسیدین\nهیدرولیز دیواره سلولی میزبان با یک فاژ عفونت زا یک پدیده شناخته شده است.\nتحت عفونت های شدید ممکن است تخریب سلولی قبل از وارد شدن اسید نوکلئیک فاژ به سلول اتفاق افتد. به هر حال به دلیل خطر احتمالی عدم کنترل عفونت، ورود فاژ به یک مقیاس صنعتی کاملا غیر منطقی و غیر قابل قبول است.\nترکیب فرایند های مختلف تخریب :\nبه دو صورت مکانیکی و شیمیایی انجام میگیرد.\nتیمارهای شیمیایی مثل تغییرات شدید pH و یا تیمار با شوینده ها:\nنفوذ پذیری سلول را افزایش داده و باعث رهایش جزئی پروتئین ها می شود.\nاین فرایند ممکن است برای بازیافت محصولات محلول خاص کافی باشد ولی ممکن است برای رها سازی محصولات بیولوژیکی دیگر لازم باشد تخریب کامل سلولی انجام گیرد.\nبرای بازیافت محصولات گرانولاری مثل توده های متراکم باکتریایی، ذرات شبه ویروس مخمر و پلی هیدروکسی بوتیرات تخریب کامل سلولی لازم است.\nبرای تخریب مکانیکی این محصولات به انرژی مکانیکی زیادی نیاز است و همچنین مراحل بعدی جداسازی را با مشکل مواجه می کند از این جهت از یک پیش تیمار شیمیایی مثل pH قلیایی ٬ افزایش غلظت کاتیون های یک ظرفیتی یا تیمار با شوینده ها استفاده می شود.\nبا ترکیب روش های شیمیایی و مکانیکی تخریب موثر سلولها در فشار عملیاتی پایین و تعداد دفعات کمتر فراهم میشود.\nروش های مکانیکی عموما برای تخریب دیواره سخت سلولی مناسب هستند.\nاثرات شرایط بالا دستی روی تخریب ارگانیسم های مختلف :\nاثرات شرایط بالا دستی شامل اثر نوع میکرو ارگانیسم و شرایط محیط کشت آن روی تخریب است.\nتخریب سلول های رشد داده شده در محیط کشت ساده راحتر از نمونه های رشد یافته در کشت های پیچیده صورت میگیرد.\nمقاومت میکروارگانیسم ها نسبت به عمل تخریب به فاز رشد آنها و اندازه سلول بستگی دارد .\nاثرات تخریب سلولی روی عملیات پایین دستی :\nیکی از مشکل ترین مسائل جداسازی جامد مایع ، حذف خرده های دیواره سلولی٬ غشاء سلولی و رسوب های پروتئینی٬ است.\nتخریب و تیمار آنزیمی باعث کاهش خواص رسوب دهی سلول ها و خرده های سلولی ( 0.01 μm >) شده و باعث میشود که سانتریفوژ یا فیلتراسیون به علت تغییرات خواص سطحی٬ تراکم پذیری بالای جامدات٬ ویسکوزیته بالای سوسپانسیون و اختلاف دانسیته کم جامدات و سوسپانسیون کار آمد و موثر نباشد.\nبرای افزایش بازده عمل سانتریفوژ وقتی که ذرات کوچکتر از 5 μm هستند باید :\n1- سرعت جریان را کم\n2- انعقادسازی اولیه انجام گیرد.\nعمل فیلتراسیون ممکن است به صورت دورانی تحت خلاء و یا میکرو فیلتراسیون جریان متقاطع انجام گیرد.\nاستخراج دو فازی آبی برای بازیافت سلول های کامل یا خرده های سلولی از محلول های پروتئینی جالب است ولی هزینه بالا و بازیافت معرف ها در آن مشکل است.\nشناخته شده ترین اجزاء فازی پلیمرهای محلول در آب و الکترولیت ها ، پلی اتیلن گلیکول٬ دکستران و پلی اتیلن گلیکول – فسفات است.\nتکنیک های جداسازی تحت تاثیر عوامل متعددی قرار می گیرد ولی اندازه متوسط ذرات و توزیع اندازه ذرات از مهمترین عوامل هستند.بیشترین مقدار رهایش پروتئین با افزایش میکرونی شدن خرده های سلولی افزایش می یابد.\nاندازه خرده های سلولی اثر مهمی روی فرایند های پایین دستی دارند.\nسوسپانسیون سلولی باید تحت شرایطی تخریب شود که از تخریب نا خواسته محصولات حساس آزاد شده از سلول ها تخریبی جلوگیری کند.از این رو لازم است بازدارنده های پروتئازی به سوسپانسیون اضافه شوند. تمام مواد شیمیایی که در همه مراحل تخریب و جداسازی به سوسپانسیون سلولی اضافه میشوند ممکن است روی محصول و عملیات بعدی اثر بگذارند.\nبا پیشرفت اخیری که در زمینه تکنولوژی DNA نو ترکیب صورت گرفته٬ این امکان فراهم شده که تعداد زیادی پروتئین نو ترکیب درمانی به صورت توده های متراکم در سیتوپلاسم ٬ خصوصا اشریشیاکلی٬ تولید شده ودر داخل سلول تجمع یابد.\nاین توده های متراکم شامل پروتئین ها یا پلی پپتید ها یی است که به صورت دناتوره یا غیر فعال تجمع یافته اند.برای حل کردن آنها در محیط آبی از معرف های کائوتروپیک یا دترجنت ها استفاده میشود.\nروش استاندارد جداسازی یک پروتئین بیان شده به صورت توده های متراکم با جداسازی این توده ها شروع میشود. بهترین تکنیک تخریب سلولی در این وضعیت هموژنایزر فشار بالا است.\nتوده های متراکم معمولا با روش سانتریفوژ از اجزاء محلول و خرده های لیز سلولی جدا میشود.\nتوده های متراکم پس از جداسازی با شوینده های رقیق یا معرف های کائوتروپیک مثل گوانیدین هیدروکلراید یا اوره شسته می شوند و غالبا معرف های احیا کننده (مثل دی یتوتریتول یا β- مکاپتواتانل) نیز برای تخریب پیوندها ی دی سولفیدی نادرست استفاده می شوند. سپس پروتئین محلول شده و احیا شده برای تخلیص و فعال سازی بعدی آماده است. \nمشخصات جداسازیهای زیستی\nیک مشخصهی عمده و بارز زیست فناوری تنوع بسیار زیاد محصولات تولید شده میباشد. به عنوان مثال، یک شرکت پتروشیمی در حدود 10 گونه محصول تولید میکند، در حالیکه یک شرکت تولیدی دارویی بیش از 200 نوع محصول تولید میکند. ممکن است که تمامی این 200 محصول به صورت کاملاً زیستی تولید شده باشند؛ اما در بسیاری از موارد از تبدیلات زیستی تنها به صورت جزیی استفاده شده است.\nتنوع این محصولات در جدول 1 آورده شده است. هرچند که این فهرست 10 سال قدمت دارد، با این وجود از بسیاری از شرکتهای زیست فنآوری موجود، قدیمیتر میباشد. اگر یک فهرست تازهتر و بهروز تهیه گردد، محصولاتی نظیر انسولین (که از لحاظ ژنتیکی اصلاح شده است)، هورمونهای رشد گاوی و انسانی و همچنین انترفرونها نیز به این فهرست افزوده خواهد شد و محتویات این فهرست نیز روز به روز اضافه میگردد.\nجدول (1) انواع مولکولهای تولید شده توسط تخمیر\nاسیدهای آلی و حلالها\nویتامینها، مخمرها، فاکتورهای رشد و نوکلئوتیدها\nمتفرقه ـ دکسترانها، بیواکسیدانهای استروئیدی\nاین تنوع محصولات باعث گستردگی طیف وسیعی از روشهای جداسازی مورد استفاده میشود. مقایسهی فرایندهای جداسازی مورد استفاده در صنعت تخمیر به همراه طبقهبندیهای جامع و کامل در جدول 2 آورده شده است. این جدول نشان میدهد که 80% از روشهای جداسازی در فنآوریهای زیستی قابل استفاده میباشند. تمامی روشهای عملیاتی مرسوم شامل حالتهای پایدار و ناپایدار، تجهیزات پیوسته و ناپیوسته و جریانهای همسو و غیرهمسو نیز میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. مقیاس این فرایندهای جداسازی، به شکل وسیعی گسترده میباشد. در مراحل اولیه، هدف اصلی نشان دادن و اثبات کارایی فرایند پیشنهاد شده میباشد تا بتوان اطلاعات مربوط به فرایند را کسب کرد و همچنین مقادیر کمی نیز جهت ارزیابی بازار و مطالعات کلینیکی تولید کرد. این کار در فازهای آزمایشگاهی و نیمه صنعتی انجام میشود. در مرحلهی بعدی، هدف اصلی تولید در مقیاسهای بزرگ و صنعتی و معرفی فرایند به صنعت جهت\nاین فعالیتها در چارچوب مطالعات نیمه صنعتی و اقتصادی انجام میپذیرد.\nجدول (2) طیف جداسازیهای مورد استفاده در بیوتکنولوژی\nمورد استفاده برای تمامی مواد شیمیایی متداول\nمورد استفاده در جداسازیهای زیستی\nجداسازیهای کنترلشونده از طریق تعادل\nجداسازیهای کنترلشونده توسط شدت\nدر مواجهه با چنین تنوع و گستردگی، چگونه میتوان امیدوار به موفقیت بود؟\nاز طریق شناسایی دو خصوصیت مهم این فرایندهای جداسازی که در اکثر آنها نیز مشترک است. میتوان به جلو پیش رفت و امیدوار به کسب موفقیت بود. اول اینکه معمولاً ما با یک سوسپانسیون رقیق شروع میکنیم و سعی میکنیم که یک محصول خشک با خلوص زیاد تولید کنیم. جامدات موجود در این سوسپانسیون ممکن است حاوی ریز جانداران صدمه ندیده، قارچها و باکتریهای تکه شده، سایر ذرات جامد نامحلول و سوبسترای باقیمانده باشند. مایع سوسپانسیون نیز میتواند شامل پروتئینهای حل شده از محیط کشت باقیمانده، مواد واسط مسیرهای متابولیک و سایر محصولات مطلوب باشد. در بیشتر موارد محصول نهایی مورد نظر ما بلورهای بدون رنگ و بسیار پایدار میباشند.\nدوم، تغییرات بسیار زیادی که بر روی خوراکهای رقیق در جهت تولید محصولات خالص انجام\nمیشود، نشان میدهد که این جداسازیها بسیار پیچیده و گرانقیمت میباشند. عملیات بازیابی و خالصسازی ممکن است بیش از سایر قسمتهای فرایند نیازمند تجهیزات پیچیده و نیروی انسانی باشد. واحد بازیابی معمولاً نیازمند سرمایهگذاری زیادی است و به همین دلیل، هزینههای جداسازی قسمت قابل توجهی از قیمت نهایی محصول را شامل میشود. بنابراین، فرایندهای بازیابی و خالصسازی باید به خوبی مطالعه و طراحی شوند.\nبا پاسخ دادن به سؤالات زیر طراحیهایمان را میتوانیم بهبود دهیم:\nارزش محصول چیست؟\nکیفیت قابل قبول محصول چیست؟\nدر هر جریان فرایندی، محصول کجا قرار دارد؟\nدر هر جریان فرایندی، ناخالصیهای موجود کجا قرار دارند؟\nخواص نامتداول فیزیکی ـ شیمیایی محصولات و ناخالصیهای عمده کدامند؟\nاز نظر اقتصادی، جداسازیهای جایگزین مختلف چگونه هستند؟\nبا در نظر گرفتن دقیق پرسشهای فوق، نکاتی حاصل میشوند که منجر به فرایندهای بهینه برای بازیابی محصول با کیفیت مناسب خواهند شد که در عین حال، با حداقل تلاش به میزان بالایی از بازیابی دست خواهیم یافت.\nیک فراینـد ایدهآل\nتنوع و گستردگی محصولات و جداسازیهای موجود در فنآوریهای زیستی سبب میشود که نتوان به یک شباهت کلی مابین بسیاری از فرایندهای مورد استفاده دست یافت و در بسیاری از موارد استثناهای زیادی نیز وجود دارد. با این وجود، این شباهتها یک روش برای فکر کردن در اختیار ما قرار میدهد، همانگونه که «جدول تناوبی» یک رابطهی را بین عناصر برقرار میکند.\nبا توجه به تجربههای حاصل شده میتوان گفت که اغلب جداسازیهای زیستی دارای چهار مرحلهی شبیه به یکدیگر میباشند که در پی یکدیگر رخ میدهند:\nجداسازی محصول: در این مرحله، مواد مختلف که خواصی متفاوت با محصول مطلوب دارند، جدا میشوند. افزایش قابل توجهی در غلظت و کیفیت محصول معمولاً اتفاق میافتد. جذب سطحی و استخراج با حلال نمونههایی از این دست فرایندها میباشند.\nخالصسازی اولیه: این روشهای جداسازی به صورت بسیار گزینشی نسبت به محصولات عمل کرده و ناخالصیهای با خواص فیزیکی و شیمیایی مشابه در مقایسه با محصول را از آن جدا میکنند. به عنوان مثال میتوان از کروماتوگرافی، الکتروفورز و رسوبگیری به عنوان موارد خوبی نام برد.\nخالصسازی نهایی: استفادهی نهایی محصول معمولاً تعیینکنندهی آخرین مرحله میباشد. در این مرحله معمولاً تبلور میتواند مورد استفاده قرار گیرد. همچنین اغلب محصولات نیز باید خشک شوند.\nپایهی اصلی و ساختار این کتاب بر مبنای این چهار مرحله طراحی شده است:\nیکی از راههای ارزیابی این چهار مرحله در نظر گرفتن غلظت و کیفیت محصولات تولید شده است. برای نمونه نمایی از فرآورش یک محصول خالص در جدول 3 آورده شده است. دقت شود که بیشترین افزایش در غلظت به مرحلهی جداسازی محصول مربوط میشود؛ اما کیفیت محصولات به شدت در مرحلهی خالصسازی اولیه افزایش مییابد. در برخی فرایندهای اخیر، این توالی متداول سادهتر شده و دو مرحلهی اول به صورت یک تک مرحله در نظر گرفته میشود. به عنوان مثال استخراج از محلول خروجی از تخمیر و تبادل یونی بستر سیال، به ترتیب در فصول 5 و 6 توضیح داده شده است.\nجدول (3) نمایی از فرآورش و خصوصیات آنتیبیوتیکها*\nجداسازی مواد نامحلول\nخالص سازی اولیه\nخالص سازی نهایی\n* غلظتها و کیفیتهای نشان داده شده به صورت نسبی بیان شدهاند. کیفیت ممکن است بیانگر خلوص محصولات فعالیت و یا درجهی تأثیر باشد.\nطرحهایی که برای محصولات خارج سلولی بکار میروند، برای بازیابی مواد داخل سلولی باید اصلاح شوند. این عمل با بکارگیری یک مرحله جهت آزادسازی محصولات مطلوب از ریزجاندارها تکمیل میگردد. این آزادسازی معمولاً پس از جداسازی اولیه مواد نامحلول انجام میشود که باعث کاهش حجم میگردد. از آنجایی که پس از این آزادسازی، هنوز مخلوطی ناهمگون از مواد محلول و نامحلول وجود دارد، یک مرحلهی اضافیِ جداسازی ذرات جامد برای حذف کردن لاشهی سلول که نامحلول نیز میباشد، لازم و ضروری است. خروجی مایع که حاوی مواد مطلوب میباشد، به عنوان خوراک مرحلهی جداسازی محصول بکاررفته و مابقی مراحل فرایند تغییر نمیکند.\nجداسازی باکتریهای عامل خوردگی بیولوژیکی\nمعمولاً شنیدن واژه میکروب و میکروارگانیسم، عوامل مسبب بیماریهای عفونی را به ذهن متبادر می کند ، امامیکروارگانیسمهای بیماریزا تنها حدود 0,1 درصد از کل میکروارگانیسمهای موجود در کره زمین را که بسیاری از آنها مفید بوده و حیات در کره زمین بدون آنها امکانپذیر نمی باشد ، تشکیل می دهند .\nمیکروارگانیسمها شامل باکتریها، مخمرها،قارچهای میکروسکوپی و ویروس ها هستند.\nاز این میان برخی باکتریها، مخمرها و قارچها(کپکها) مشکلاتی\nبرای سیستمهای صنعتی ایجاد می کنند که خوردگی میکروبی و\nآلودگی سوخت و روانکارها از مهمترین آنها می باشد .\nبیش از یک قرن است که نقش میکروارگانیسم ها در خوردگی فلزات مورد توجه محققین قرار گرفته است؛ اما علی رغم این زمان طولانی، هنوز نیز نقش آنها به درستی شناخته نشده است .\nخوردگی میکروبیولوژیک در صنایع نفت از اولین مواردی است که توجه محققان را به خود جلب کرده است و تا مدتها ، تنها مورد عملی تحقیق رویMIC یا خوردگی تحت اثر میکروارگانیسمهاMicrobially) Influenced Corrosion) )\nمحسوب میشده است\nخوردگی زیستی خوردگی میکروبی و یا خوردگی تاثیر پذیر از عوامل میکروبیولوژیکMIC=Microbiologically influenced corrosion\nمی تواند به عنوان فرایندی الکتروشیمیایی تعریف شود که در آن میکروارگانیسمها قادر به شروع، تسهیل یا تسریع واکنش خوردگی بدون تغییر در طبیعت الکتروشیمیایی آن می باشند.\nمحققان اعلام کرد ه اند که حدود20 تا 40 درصد از خسارات خوردگی، ناشی از خوردگی میکروبیولوژیک است. بنابراین می توان این جنبه از خوردگی را مخرب ترین نوع خوردگی دانست.\n. این مسئله علتهای مختلفی دارد که مهمترین آنها عبارتند:\n-1 وجود میکروارگانیسمها در تمام محیطها\n-2 عدم شناخت دقیق اثر میکروارگانیسمها\n-3 حساسیت اکثر آلیاژها و فلزات صنعتی\nمیکروارگانیسم ها قادرند بطور فعال محیط اطراف سطح فلز را تغییر داده تا فرایند خوردگی را تسهیل کنند . دخالت میکروبها در خوردگی به ندرت از طریق یک مکانیسم تنها و یا تنها توسط یک گونه از میکروارگانیسم ها انجام می شود . این میکروارگانیسمها می توانند در اکثر سیستمها با تبدیل و تغییر شرایط محیطی موجب بروز یا تشدید خوردگی شوند؛ بطور\nمثال اثر خورنده میکروارگانیسمها در سیالات هیدرولیکی ، قسمتمهای مختلف موتورکشتی ها و دیگر سیستمهای استراتژیک کاملا به اثبات رسیده است . عوامل بیولوژیکی که موجب خوردگی در محیطهای مختلف میشوند به طور خلاصه با ذکر یک یا چند نمونه از آنها در جدول زیر ذکر شده اند.\n1-باکتریهای احیا کننده سولفات\n-2 باکتریهای احیا کننده تیوسولفات\n-1 باکتریهای اکسید کننده گوگرد\nب ) باکتریهای هوازی\n-2 باکتریهای اکسید کننده آهن\n-3 سایر باکتریها\nHormoconis resinae Aspergillus\nSeaweeds, Hydroids,Bivalve molluscs, crustacea\nخسارات خوردگی برآورد شده در کشورهای پیشرفته صنعتی حدود 2 تا 4 درصد تولید ناخالصی ملی (GNP) آنها می باشد ولی برای کشورهایی نظیر ایران که معمولا از روشهای پیشگیرانه خوردگی استفاده نمی کنند، در بسیاری از موارد خسارتها و هزینه های ناشی از خوردگی در قالب خرجهای تعمیراتی نهفته است و میزان خسارات خوردگی می تواند تا 5 درصد تولید ناخالص ملی افزایش یابد که بر این اساس خسارت مستقیم خوردگی ایران در سال 1379 معادل 27500 میلیارد ریال بوده است.\n1- تولید متابولیتهای اسیدی\n2- تولید متابولیتهایی که قادرند ویژگیهای محافظتی لایه غیر آلی را کاهش داده یا بی اثر کنند\n-3 افزایش پتانسیل توسط فعالیتهای متابولیکی که شرایط مطلوب خوردگی را القا میکند.( مثلا اثر آلودگی قارچی در سیستمهای سوختی/ آبی)\n-4 تغییر شیب اکسیژن جهت ایجاد اختلاف دمشی مثلا اثر بیوفیلمهای هوازی باکتریها روی خوردگی فولاد زنگ نزن در آب دریا.\n5- حمله انتخابی باکتریها در نواحی جوشکاری شده فلزات\n6- تسهیل شروع حفره دار شدنPitting) )\nتوسط اثرات اتصال میکروبی ( مثلا شروع حفره دار شدن در نقا ط اتصال میسلیوم قارچی روی آلیاژهای آلومینیم).\nتقریباً هیچ چیزی در جهان وجود ندارد که تعدادی از ارگانیسمها نتوانند آنرا تجزیه کنند و اساساً یکی از نقش های مفید میکروبها، پاکسازی محیط از طریق تجزیه مواد زائد و برقراری چرخه های زیستی از قبیل چرخه کربن، گوگرد و ... می باشد .\nالبته در برخی مواقع مواد و تجهیزات به طور نا خواسته مورد تجزیه بیولوژیکی قرار می گیرند و موجب افزایش هزینه های نگهداری و تعمیرات تجهیزات می شوند . نقش تجزیه کنندگی میکروارگانیسمها به قدری شگفت انگیز است که برخی از کشورها به فکر استفاده از قابلیت تجزیه بیولوژیکی به عنوان یک سلاح غیر کشنده ضد مواد و تجهیزات (ضد آمادی ) افتاده و تحقیقات فراوانی را در این زمینه انجام داده اند. یکی از برنامه های این کشورها موثر تر کردن قابلیت تجزیه بیولوژیکی توسط انجام تغییرات مهندسی ژنتیک روی میکروارگانیسمهای تجزیه کننده و افزایش کارایی آنها می باشد.\nسوختها منابع کربنی فراوانی برای رشد میکروبی دارند اما در مواد تغذیه ای غیر آلی از قبیل نیتروژن، فسفر و پتاسیم فقیر هستند.\nاولین نشانه های آلودگی میکروبی سوخت عبارتند از :\n- گرفتگی فیلتر ها\n- کم رسیدن و یکدست نبودن جریان سوخت\n- متغیر شدن فشار احتراق\nو افزایش نرخ سایش رینگهای پیستون و دیواره داخلی سیلندر و فولینگ انژکتور.\nآلودگی میکروبی سوخت بصورت ایجاد کدورت در سوخت و ایجاد لجن خاکستری /قهوه ای در سطح مشترک آب و سوخت ظاهر می شود و درموارد آلودگی شدید و طولانی مدت، خوردگی ممکن است اتفاق بیفتد .\nپیشگیری و رفع آلودگی میکروبی:\nهمانطور که ذکر شد، مشکلات میکروبیولوژیکی میتواند بسیار متعدد باشند که احتیاج به راهکارهای اختصاصی خودشان را دارند، اما اصول اساسی معین و مشترکی برای پیشگیری و رفع آلودگی میکروبی وجود دارند که ذکر میشوند:\nپیشگیری فیزیکی عبارتست از جلوگیری از ورود میکروبها، بویژه آنهایی که هم اکنون با رشد در محیط مناسب سازگارشده اند.\nاز پخش شدن آلودگی توسط عبوردادن مایعات تمیز از لوله ها و فیلترهای آلوده و ورود آنها به مخزن های کثیف باید جلوگیری نمود. همچنین حضور آب و شرایطی که رشد میکروبی را تشویق میکند نیز باید محدود شود.\nآلودگی زدایی فیزیکی:\nته نشین سازی، گرما، فیلتراسیون و روشهای سانتریفوژی همگی به رفع آلودگی کمک می کنند. انتخاب فرآیند به نوع وسیله و محدودیت زمانی بستگی دارد.\nمحافظت علیه آلودگی جزئی با استفاده از مواد نگهدارنده سوخت و روانکار جهت پیشگیری، ترجیحاً نسبت به رفع آلودگی، در طی مدت زمان طولانی و با عمل آهسته اما مداوم انجام میشود.\nآلودگی زدایی شیمیایی:\nطیف وسیعی از زیست کش (بیوسید) های شیمیایی برای این منظور در دسترس هستند . کشتن میکروبها توسط راههای شیمیایی مشکل نیست، اما ثابت شده است که تلاش برای انجام آن پر خطر است، مگر اینکه سازگار بودن بیوسید از نظرشیمیایی با سوخت مصرفی به اثبات رسیده باشد و ویژگی های فیزیکی آنها را تحت تاثیر قرار نداده ، اثرات نامطلوب دیگری نداشته باشد. در حالی که استفاده از بیوسیدهای اشتباه میتواند اثرات جبران ناپذیری ایجاد کند.\nحتی بیوسید صحیح باید به دقت و در غلظت مناسب استفاده شود . استفاده در دوز کمتر مشکل را علاج نخواهد کرد و دوز بالا می تواند به خاطر ایجاد بخارات سمی، خطری برای سلامتی باشد . این ترکیبات همگی سمی هستند و باید تنها با رعایت ملاحظات بهداشتی، ایمنی و زیست محیطی استفاده شوند.\nروش های جداسازی اولیه و تغلیظ :\n1- استخراج: جهت تولید آنتی بیوتیک ها در مقیاس بزرگ\nروش اصلی برای جداسازس محصولات بیولوژیکی : استخراج\nاستخراج ناپیوسته (Batch extraction )\nاستخراج مرحله ای ( Stage extraction )\nاستخراج دیفرانسیلی (Differential extraction )\nاستخراج جزئی با یک فاز ساکن\n(Fractional extraction with a stationary phase )\nاستخراج جزئی با دو فاز متحرک\n(Fractional extraction with two moving phase )\nاستخراج ناپیوسته (Batch extraction ) :\nدر این نوع استخراج محلولی که حاوی ماده حل شونده مطلوب می باشد با یک حلال غیر قابل استخراج ، مخلوط می شود.\nمحلول اولیه یک محلول رقیق آبی بوده و حلال غیر قابل استخراج، حلال آلی می باشد. ماده حل شونده در فاز جدید آلی حل می شود تا اینکه غلظت در دو فاز آبی و آلی به حالت تعادل برسد.\nحجم عملیات مشخص کننده وسیله مورد استفاده برای جداسازی است :\nمقیاس آزمایشگاهی : قیف جداکننده – دکانتور (Separatory Funnel )\nمقیاس صنعتی : جداکننده ها ( Separator )\nبررسی استخراج ناپیوسته به دو روش امکان پذیر است :\n2- گرافیکی ( نموداری یا ترسیمی )\nاستخراج مرحله ای ( Stage extraction ) :\nوقتی بکار می رود که در یک استخراج تک مرحله ای جداسازی کافی صورت نگیرد و یا جزء بازیافت شده مناسب و به اندازه کافی نباشد.\nنکات مهم در این دستگاه ها :\n1- اگر دو مایع خیلی زیاد مخلوط شوند ممکن است قطرات ریزی تشکیل شود که شدت استخراج را زیاد می کند ولی ته نشینی را به تاخیر می اندازد.\n2- اگر دو مایع به مقدار خیلی کم مخلوط شوند قطرات درشتی را تشکیل می دهند که سطح کافی جهت استخراج سریع را نداشته ولی به سرعت جدا می شوند.\nاستخراج دیفرانسیلی (Differential extraction ):\nوقتی صورت می گیرد که یک مایع سنگین و یک مایع سبک به طور مداوم از روی یکدیگر عبور کنند. در این فرایند ماده حل شونده از یک فاز به فاز دیگر انتقال می یابد، اما شدت انتقال کافی نیست تا سامانه استخراج به حالت تعادل برسدکه نتیجه آن جداسازی قابل توجه محصول بدون زمان ته نشینی بالقوه سخت که مشخصه استخراج مرحله ای می باشد.\nدر این روش یک فاز سبک که شامل چندین ماده حل شونده است با یکسری لوله که در ابتدا حاوی فاز سنگین خالص می باشد در تماس قرار می گیرد که نتیجه آن جداسازی و تخلیص بالقوه مواد حل شونده ای است که ابتدا در فاز سبک بوده اند.\nاین روش در مقیاس نسبتا کوچک و انحصارا برای مواد بیولوژیک بکار می روند.\nاین روش به نام مخترعش استخراج کریج ( Craig ) نیز نامیده می شود.\nدر استخراج جزئی با دو فاز متحرک دو ماده حل شونده هر دو فاز سنگین و سبک در جهت عکس یکدیگر حرکت می کند.\nدر این نوع استخراج یک خوراک مداوم توسط دو حلال جاری در جهت متقابل صورت می گیرد.\nاین نوع استخراج جزئی نه تنها ماده حل شونده موردنظر را جدا می کند بلکه آن را تخلیص نیز می کند.\nتکنولوژیهای جدید برای جداسازی و تجزیه وتحلیل پروتین ها و اسیدهای آمینه\nپروتئین ها مواد مغذی اصلی هر سلول زنده هستند. در ساختمان آنها نه تنها کربن ، هیدروژن و اکسیژن وجود دارد، بلکه ازت و گاهی گوگرد نیز موجود می باشد.\nروش های جداسازي پروتئينها\nجداسازي مخلوط هاي پروتئيني پيچيده با قدرت تفكيكي و قابليت تكرارپذير بالا, براي انجام موفقيت آميز پروتئوميكس بسيار پراهميت است. در ساليان اخير ترکيب الکتروفورز دو بعدي, طيف سنجي جرمي, و ابزار بيوانفورماتيک در مقياس بسيار وسيعي براي تحقيقات پروتئوميکس به کار گرفته شده است.\nبا استفاده ي گسترده از الکتروفورز دو بعدي, محدوديت هاي اين روش به تدريج مشخص شده اند. اين محدوديت ها عبارتند از:\n1-با اين روش نمي توان پروتئین را به طور کامل آناليز کرد. پروتئين هاي ظاهر شده بر روي يک ژل فقط نماينده قسمتي از تمام پروتئين هاي موجود در نمونه هستند. به طور کلي آن پروتئين هايي که در ژل ظاهر مي شوند پروتئين هايي با فراواني بالا در نمونه هستند. پروتئين هايي که در تعداد نسخه هاي کم حضور دارند با روشهاي رنگ آميزي موجود نمايان نمي شوند. علاوه بر اين پروتئين هاي بسيار بزرگ, بسيار کوچک, بازي نيز در شرايط معمول آشکار نمي شوند.\n2- يکي از مشکلات اصلي در الکتروفورز دو بعدي پروتئين هاي غشايي با هيدروفوبيسيته بسيار زياد هستند که در روشهاي محلول سازي رايج به صورت محلول در نمي آيند.\n3-اتوماتيک کردن اين روش بسيار سخت است و به همين دليل روشي با ظرفيت آناليز زياد نيست.\nبراي رفع اين محدوديت ها, روشهاي ابداعي زيادي براي الکتروفورز دو بعدي ايجاد شده است.\nبراي مثال استفاده از 1-دترجنتهاي قوي تر,2- جزء به جزء کردن نمونه,3- استفاده از IPG با محدوده ي pH باريک, 4-رنگ هاي فلورسانت 5- روباتها براي بريدن و هضم آنزيمي ژل ها.\nبه علاوه پيشرفتهاي زيادي نيز در ابداع و توسعة روشهايي جايگزين براي جداسازي پروتئينها در پروتئوميكس بدست آمده است, اما هنوز هيچکدام نتوانسته اند جايگزين قابل رقابتي براي الكتروفورز دوبعدي باشند.\nدليل اين امر خصوصيات ويژه ي اين روش است که عبارتند از:\nغناي اطلاعات نهفته در داده هاي بدست آمده از الکتروفورز دو بعدي - اطلاعات مختلفي از نقاط ظاهر شده بر روي ژل الکتروفورزبدست مي آيد. از جمله نقطه ي ايزوالکتريک, وزن مولکولي و کميت نسبی آن. در ترکيب با طيف سنجي جرمي هر نقطه را مي توان تعيين هويت نمود. با توجه به ظهور چندين نقطه بر روي يک ژل به حجم زياد اين اطلاعات مي توان پي برد.\nامکان جداسازي و تعيين پروتئين هاي با تغيير بعد از بیوسنتز - در اغلب مواقع, پروتئين هايي که بعد از ترجمه تغيير يافته اند به صورت دسته نقاطي که به صورت يک توده عمودي يا افقي هستند در ژل الکتروفورز دو بعدي ظاهر مي شوند. اين پروتئين هاي تغيير يافته به سهولت با طيف سنجي جرمي قابل تشخيص هستند.\nقابليت تفکيک زماني و مکاني مراحل آناليز پروتئین - مي توان الکتروفورز دو بعدي را در يک آزمايشگاه تحقيقاتي انجام داد و بعد از انتخاب نقاط پروتئيني مورد علاقه, آنها را در زماني ديگر در مرکزي خدماتي, تعيين هويت کرد. به علاوه ژلهاي خشک شده ي الکتروفورز دو بعدي را مي توان سالها نگاهداري کرد و سپس با طيف سنجي جرمي آناليز نمود. بدين ترتيب مي توان بايگاني کم حجم و پر ارزشي را در اختيار داشت.\nسهولت و ارزاني نسبي انجام آن در مقايسه با ديگر روشها از سهولت بسيار بيشتري بر خوردار است و اغلب آزمايشگاه ها با تکنيک هاي رايج الکتروفورز يک بعدي آشنايي دارند. همچنين قيمت تجهيزات و مواد در مقايسه با ديگر روشها بسيار ارزانتر است.\nپروتئوميكس: علمي كه به بررسي پروتئين هاي سنتز شده موجود زنده به عنوان منبع اطلاعات در مورد موجود زنده و نحوه ي سازوكار بدن آن مي پردازد.\nشناسایی و جداسازی پروتئین ها و ملكولهای كوچك به كمك نانو حفره ها\nنانو حفره ها قادر به جداسازی رشته های DNA یا داروهای با کاربرد درمانی از محلولها بر اساس اندازه حفره خود میباشند. یکی از محققان دانشگاه MIT نانو حفره هایی ایجاد کرده است که قادر است ملکولهای خاصی را شناسایی و با آنها واکنش دهد.\nنانو حفره ها قادر به جداسازی رشته های DNA یا داروهای با کاربرد درمانی از محلولها بر اساس اندازه حفره خود میباشند. یکی از محققان دانشگاه MIT نانو حفره هایی ایجاد کرده است که قادر است ملکولهای خاصی را شناسایی و با آنها واکنش دهد\nاین محققان با قراردادن انواع پلیمر در فضای داخلی حفره ها توانستند ملکولهای کوچک و پروئتین ها را بر اساس اندازه ، بار ومیزان آب گریزی به کمک انواع نانو حفره های ابداعی خود جداسازی کنند. از این روش در مواردی چون تست های تشخیصی پزشکی، تعیین توالی DNA و غشاء های سلولهای سوختی می توان استفاده کرد.\nبه گفته یکی از محققان ، با ایجاد تغییرات در محفظه داخلی نانو حفره ها به کمک پلیمرها امکان واکنش آنها با ملکولها در حین عبور فراهم می شود با استفاده از انواع پلیمرها امکان کنترل اینکه چگونه ملکولها با نانو حفره واکنش دهند مشخص میگردد و بدین ترتیب ملکولها را هنگام عبور از نانو حفره می توان شناسایی کرد.\nاین روش مخصوصاً برای حسگرها از ارزش ویژه ای برخوردار است چرا که وجود حتی یک ملکول باعث ایجاد تغییرات در خواص الکتریکی نانو حفره شده و براحتی اندازه گیری و شناسایی می گردد. برای ساخت نانو حفره های مذکور ، محققان غشایی حاوی نانو حفره‌ها در محلولی از قلع فرو بردند. در این حالت، یونهای قلع با بار مثبت به فضای درونی نانو حفره متصل شدند عبور دادن محلول پلیمری با بار منفی از درون غشاء منجر به جذب ملکولهای پلیمر به وسیله یونهای قلع گردید. ملکولهای پلیمر خود براحتی می توانند با ملکولهای دیگر در فضای محدود شده جدید واکنش دهند .\nاین روش در مقایسه با روش های کنونی دارای مزایایی میباشد، چرا که استفاده از پلیمرها امکان کنترل دقیق اندازه نانو حفره ها را ممکن می سازد بعلاوه، در عین حال که استفاده ازاین پلیمر ها امکان انجام واکنش های خاص را ممکن می سازد این روش سریع است و در چند دقیقه به پاسخ مورد نظر می توان دست یافت . علاوه بر آن لایه یکدستی درون نانو حفره تشکیل می گردد که رفتاری کاملاً قابل پیش بینی دارا خواهد بود. نانو حفره های با بار داخلی منفی امکان عبور ملکولهای با بار مثبت را فراهم می سازند و نانو حفره های با بار مثبت اجازه عبور ملکولهای با بار منفی را می دهند. محققان دریافتند که نانو حفره های دارای پلیمرهای آب گریز امکان عبور سریع ملکولهای آب گریز از غشاء را ممکن می سازند.\nاختلاف هر اسید با سایر اسیدهای آمینه ، در زنجیره جانبی هر یک از اسیدهای آمینه است. اسیدهای آمینه در آغاز تشکیل زمین ، به همراه سایر مواد آلی پیدا شدند.\nاسیدهای آمینه‌ای که در حضور پرتوهای فرابنفش بوجود آمدند، گوناگونی بسیار داشته‌اند. اما به دلایلی ناشناخته تنها بیست اسید آمینه ، آن هم از نوع L ، در یاخته زنده کاربرد پیدا کرد.\nمشتق سازي اسيدهاي آمينه\nدرجداسازي مشتقهاي اسيدهاي آمينه مي توان از روش هایی مانند جز به جز كردن اجزا سلولي , الكترو فورز در فازمايع , كروماتوگرافي جذبي ورسوب دهي انتخابي سود جست زيرا , اسيــدهاي آمينـه داراي فعاليت فلورسانس وماورابنفش نبوده ( بجز اسيــدهاي آمينه حلقوي نظير فنيل آلانين ) از اين رو براي آشكارسازي آنها بايد گروههاي شيميايي با چنين فعاليتي به آنها اتصال يابد .\nاين مشتق سازي بعد از هيدروليز صورت مي پذيرد وممكن است قبل از جداسازي يا پس از آن انجام يابد . در مشتق سازي بعد از جداسازي براي جداساختن مخلوط اسيدهاي آمينه ازروش كروماتوگرافي تبـادل يوني بهره گرفته مي شود . در حاليكه در مشتق سازي قبل از جداسازي براي جداساختن مخلوط اسيدهاي آمينه از روش كروماتوگرافي فاز معكوس استفاده مي شود .\nمشتق اسيدهاي آمينه وفنيل ايزوتيوسيانات با استفاده از روش كروماتوگرافــــي فاز معكوس براساس هيدروفوبيسيتي گروه R اسيد آمينه از يكديگر جدا ميشوندودر طول موج 254 نانومتر آشكارســـــازي مي شوند .\nفرایند حذف جامد از یک محلول که یک روش مهم در خالص سازی پروتئین هاست.در پدیده رسوب دهی مطلوب است که از تشکیل دامنه وسیعی از ذرات با اندازه های مختلف جلوگیری شود. به طور کلی رسوب دهی یعنی کاهش قدرت حلالیت پروتئین که در اوایل فرآیند خالص سازی از آن استفاده می شود. هدف رسوب دهی کاهش حجم و افزایش غلظت است.\nمزایای رسوب دهی:\nکم هزینه بودن روش\nقابلیت اجرا در سیستم پیوسته\nرسیدن به فرمی از پروتئین که اغلب دارای پایداری بالاست.\nمراحل تشکیل رسوب:\nرشد کنترل شده توسط پدیده نفوذ\nرشد کنترل شده حرکت سیال\nبا مطالعه پدیده ی تشکیل رسوب امکان کنترل پارامترهای تاثیرگذار بر رسوب دهی پروتئین نهایی فراهم میشود.\nمشخصات رسوب های پروتئینی:\nقدرت مکانیکیشدت ذرات رسوب کرده:\nزمانی که ذرات رسوب کرده بواسطه ی کلوئیدی شدن و تجمع باهم , به اندازه کافی رشد نمایند آماده شکسته شدن در اثر برخورد می باشند.\nشدت شکست ذرات\nیک مدل موفق برای توصیف فرایند شکست رسوبات پروتئینی.\nسرعت تغییر اندازه رسوب به صورت تابعی از جابجایی از یک قطر تعادلی\nروشهاي رسوب دهي:\nدر روشهاي آماده سازي نمونه ، رسوب دادن پروتئين ها به عنوان يک مرحله اختياري تلقي مي گردد . اين روش براي جدا کردن انتخابي پروتئين ها از مواد آلاينده و تداخل کننده در محلول مانند نمک ها ، دترجنت ها ، اسيدهاي نوکلئيک ، و غيره به کار گرفته مي شود . از اين روش براي تغليظ پروتئين هاي موجود در يک نمونه که در حالت عادي بسيار رقيق باشند ، نيز استفاده مي شود .\nنکته: بايد توجه داشت که هيچ روش رسوب دهي به طور کامل کارامد نيست و برخي از پروتئين ها بعد از رسوب داده شدن ، مجددا محلول نمي شوند . به همين دليل بسته به هدف از انجام الکتروفورز دو بعدي استفاده کردن از اين روش را در دستور کار مي توان قرار داد .\nدر صورتيکه هدف از انجام الکتروفورز دو بعدي به دست آوردن کاملترين نمايه دو بعدي يک نمونه باشد ، بايد از انجام رسوبدهي صرف نظر کرد . جزء به جزء کردن نمونه (Fractionation):\nپروتئين هايي که در بافتهاي اوکاريوتي بيان مي شوند ، از گوناگوني بسياري برخوردار بوده ، و داراي محدوده ديناميک (محدوده غلظت پروتئين هاي داخل يک نمونه بين کمترين تا بيشترين غلظت Range Dynamic وسيعي هستند) . برخي از مواقع در نمونه هايي اين چنين ، به منظور کاهش پيچيدگي نمونه و افزايش تعداد پروتئين هايي که داراي نسخه پايين هستند ، نمونه جزء به جزء مي شود جزء به جزء کردن نمونه (Fractionation):\nپروتئين هايي که در بافتهاي اوکاريوتي بيان مي شوند ، از گوناگوني بسياري برخوردار بوده ، و داراي محدوده ديناميک (محدوده غلظت پروتئين هاي داخل يک نمونه بين کمترين تا بيشترين غلظت Range Dynamic وسيعي هستند) . برخي از مواقع در نمونه هايي اين چنين ، به منظور کاهش پيچيدگي نمونه و افزايش تعداد پروتئين هايي که داراي نسخه پايين هستند ، نمونه جزء به جزء مي شود\nروشهاي جزء به جزء کردن ، ممکن است مزاياي بسياري در غني سازي پروتئين ها داشته باشند ، اما اصلي ترين نکته منفي در استفاده از اين روشها ، اين است که بسيار زمانگير و بسيار پيچيده اند . همچنين نمي توان در يک زمان چند نمونه را وارد اين مرحله از کار نمود . اما مزيت اصلي آن ،تعيين جايگاه پروتئين ها از نظر ساختماني در زير ساختار سلولي و تعيين عملکرد آنها است . استخراج پي در پي (Sequential Extraction):\nپروتئين ها از يک سلول يا بافت بر اساس حلاليت آنها در دسته اي از بافر ها که قدرت و خاصيت محلول سازي آنها به تدريج افزايش پيدا مي کند ، روش ديگري از جزء به جزء کردن است . رسوب دهي به وسيله نمك :\nروش عمومي براي انجام عمل رسوب دهي استفاده از نمك است كه با افزايش مقدار نمك حلاليت پروتئيني كم شده و به هم پيوسته و رسوب مي کند .\nرسوب دهي به وسيله حلال هاي آلي :\nبا افزايش حلال آلي ، قدرت حلاليت مولكولهاي باردار آب دوست پروتئينها در محيط آبي كم شده و باعث به هم پيوستن ذرات مولكولي و رسوب دهي آنها مي شود . ( مانند مكانيزم رسوبدهي پروتئين ها در نقطة ايزوالكتريك , در غلظتهاي پايين نمك) .\nبه عنوان مثال اتانل , در جداسازي پروتئينهاِي پلاسمايي بسيار مورد استفاده قرار مي‌گيرد .\nرسوب دهي به وسيله پليمرهاي آلي :\nاين روش , مانند روش استفاده از حلال آلي و از طريق كاهش فعاليت محيط آبي است. به عنوان مثال Poly Ethylen Glycol , در جداسازي پروتئينهاِي پلاسمايي , فراوان مورد استفاده قرار مي‌گيرد . تشکیل ته نشینی با ورود یک جامد دریک محلول و انجام واکنش شیمیایی با نفوذ محلول در جامد است.\nمواد شیمیایی که باعث شکلگیری جامد هستند رسوب نام دارند.اما اگر نیروی کافی به ذرات جامد نرسد رسوب در تعلیق باقی می مانند.پس از شکلگیری رسوب به ویژه هنگامی که با استفاده از سانترفیوژ به توده فشار میرسد ممکن است به شکل گلوله درآید.\nمایعی که بالای مواد جامد ته نشین شده باقی مانده لایه شناور یا رویی نامیده می شود.\nته نشینی ممکن است در یک محلول فوق اشباع سریعتر رخ دهد.\nدر شیمی ته نشینی مواد و ایجاد رسوب به صورت طبیعی راco-precipitation یا (CPT) می گویند.که یک مسأله مهم در تجزیه و تحلیل شیمیایی است.\nco-precipitation اغلب نا مطلوب است اما در برخی موارد می تواند مورد استفاده قرار گیرد,در وزن سنجی تجزیه و تحلیل که شامل تسریع تجزیه و اندازه گیری جرم آن برای تعیین غلظت وخالصی .\nاز طرفی یک مشکل است زیرا به دلیل نا خالصی های نا مطلوب یه توده اضافی است.\nدرعملیات جذب سطحی انتقال یک جزء از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می گیرد.\nواژه جذب سطحی برای تشریح این حقیقت بکار می رود که غلظت مولکول های جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم ها یا مولکول ها در سطح آن جامد است. در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی مؤثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده و جسم جاذب دارد و به این دلیل می توان مثلا ماده ای را که در یک مخلوط وجود دارد جدا نمود.\nجذب سطحی نیازمند جاذب است.یک ماده جامد که جز حل شده مورد نظر بتواند به صورت برگشت پذیر روی ان جذب شود.\nدر ادامه در موری خصوصیات جاذب بحث خواهد شد.\nجامدی که بر روی سطح آن جذب اتفاق می افتد جاذب یا سوسترا می نامند. مایع جذب شده را مجذوب می نامند. جذب سطحی بر روی سطح مشترک جامد مایع به وقوع می پیوندد.\nجامد های جاذب معمولا به شکل گرانول (ذرات کروی شکل با قطر چند میلیمتر) مصرف می شوند و اندازه آن ها از 12 میلیمتر قطر تا 50 میکرومتر متغیر است. جامد ها باید بر اساس کاربرد و موقعیت مصرف دارای بعضی خواص مهندسی باشند. برای مثال اگر از آن ها در یک بستر ثابت با جریان گاز یا مایع استفاده می شود، نباید اختلاف فشار زیادی ایجاد کنند و همچنین نباید توسط جریان سیال به خارج حمل شوند. آن ها باید از مقاومت و سختی خوبی برخوردار باشند تا در اثر حمل و نقل و همچنین در اثر وزن خود در بستر خرد نشوند. در صورتی که بخواهیم آن ها را از ظروف نگهداری به داخل و خارج انتقال دهیم، باید به راحتی جریان پیدا کنند.\nچند مثال که در ادامه بیان شده است نمایانگر طبیعت عمومی جداسازی ها\nخواهد بود و کاربرد های اصلی آن را نشان می دهد.\nدر حالت جداسازی های گازی از فرایند جذب، در رطوبت زدائی ها هوای خشک و دیگر گازها، بوزدائی و جداسازی ناخالصی ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن، بازیابی حلال های پر ارزش از محلول رقیق آن ها با هوا یا گاز های دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدرو کربن های گازی مانند مخلوطی از متان، اتیلن، اتان، پروپیلن و پروپان استفاده می شود.\nاز فرایند های جداسازی مایع می توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلول های آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدرو کربن های آروماتیکی و پارافینی، را نام برد. که هر کدام از این موارد در صنعت کاربرد وسیعی داشته و بنا به مورد و شرایط محدوده کاری از آن استفاده می شود.\nنوع ماده جذب شده و جاذب\nحالت ماده جذب شده و جاذب\nبا افزایش سطح تماس مقدار جذب افزایش می یابد، بهترین جذب کننده ها موادی هستند که ذرات ریزتری داشته باشند و به عبارت دیگر سطح تماس بیشتر داشته باشند. از میان مهمترین جذب کننده ها می توان ژل، سیلیس، کربن اکتیو را نام برد.\nمقدار ماده جذب شده برای واحد جرم جذب کننده تابعی از غلظت ماده حل شده می باشد. بررسی این دو کمیت در دمای ثابت منجر به بدست آوردن کمیت ایزوترم جذب سطحی می شود. این ایزوترم ها توسط افراد مختلفی بررسی شده است که مهمترین آن ها ایزوترم فرندلیش می باشد.\nافزایش دما اصولا باعث کاهش جذب سطحی می شود مگر در مواردی که جذب سطحی همراه با واکنش شیمیایی باشد.\nنوع ماده جذب شده و جاذب در جذب سطحی تأثیر گذار است به طوری که بعضی از مواد جاذب قدرت جذب زیاد نسبت به ماده حل شده به خصوصی از خود نشان می دهند، در حالی که نسبت به ماده دیگر قدرت جذب کمتری دارند.\nحالت ماده جذب شده و جاذب، همراه بودن آن با واکنش شیمیایی، برگشت پذیر بودن و یا برگشت پذیر نبودن واکنش آن ها نیز در جذب سطحی تأثیر گذار است.\nتا کنون مدل های ریاضیاتی گوناگونی به منظور بررسی فرایند جذب سطحی مورد استفاده قرار گرفته است در بین تمامی مدلهای ایزوترمی ارائه شده سه مدل فروندلیخ (Freundlich ) ،لانگمیر(Langmuir )و BET به طور گسترده تری مورد استفاده قرار می گیرند.مدل ایزوترمی فروندلیخ یک مدل تجربی (Emprical ) است در حالی که مدل لانگمیر و مدل BET دارای اساس تئوری(Theorical ) می باشند. ایزوترم لانگمیر بر مبنای مدل جذب تک لایه ای (Monolayer adsorption ) و ایزوترم BET برمبنای مدل جذب چند لایه ای (Multiple adsorption) می باشند.\nبرای بدست آوردن ایزوترم های جذب سطحی برای یک ماده جذب شونده بایستی مقدار مشخصی از ماده جذب شونده را در یک حجم ثابت از محلول نگه داشته و آنچه که تغییر می دهیم مقادیر کربن فعال باشد. بطور معمول در این حالت بیش از 10 ظرف لازم خواهد بود و زمانی که از کربن فعال پودری استفاده می شود، حداقل زمانی که مجاز است تا نمونه به تعادل برسد 7 روز می باشد. زمانی که از کربن فعال گرانوله استفاده می شود می باید آنرا پودر کنیم تا زمان های جذب سطحی را به حداقل برسانیم. در پایان تست مقدار ماده جذب شونده که در داخل فاز محلول باقیمانده است اندازه گیری می شود. مقدار ماده جذب شونده که به ازای واجد جرم ماده جاذب جذب شده است با استفاده از فرمول زیر محاسبه می گردد و به منظور بدست آوردن ایزوترم های جذب سطحی استفاده می شوند.\n(Metcalf & Eddy, 2003).\nپديده تبادل يوني\nفرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد.فرآيند واكنش شيميايي بين يون هاي داخل فاز مايع و يون هاي فاز جامد مي باشد. يون هاي خاصي در داخل مايع ترجيحاً توسط مبدل يوني جامد جذب مي شود و به خاطر اين كه بايد حالت خنثاي الكتريكي برقرار گردد، مبدل جامد يون هايي را به داخل مايع آزاد كرده كه جايگزين يون هاي جذب شده گردد. فرآيند تبادل يوني به طور عمده در نرم سازي آب، حذف مواد معدني، نمك زدايي، حذف نيتروژن به كار مي رود.\nتعادل مبادله یون به وسیله ی ایزوترم تبادل یون مشخص میشود.\nایزوترم تبادل یون از رسم )Azنسبت یونی معادل یون متقابلAدر مبادله گریون) بر حسب As(نسبت یونی معادل در محلول)در یک غلظت کلی ثابت ودرجه حرارت مشخص به دست می اید.\nبه اندرکنش های شیمیایی خاص بین ماده حل شونده و رزین بستگی دارد.جاذب از دو بخش حامل و لیگاند تشکیل شده است بدین صورت که یک لیگاند به صورت کوالانسی یا یونی به پایه متصل است.\nجذب سطحی با یک بر خورد شیمیایی بین ماده حل شونده و لیگاند انجام میگیرد و هیچگونه جذبی توسط پایه انجام نمیگیرد.\nجذب سطحی مواد حل شونده به طور انتخاب گر توسط لیگاند صورت میگیرد.\nبه عنوان مثال می توان به جذب سطحی انتی بادی ها توسط انتی ژن(به عنوان لیگاند) /جذب سوبسترا با انزیم تثبیت شده /جذب توالی خاصی از اسید نوکلییکها اشاره کرد.\nاز این نوع فرایند بیشتر در ازمایشگاهها استفاده میشود و کاربرد کمی در صنعت دارند.\nدر جذب سطحی ناپیوسته جاذب و سیال در یک محیط بسته (سیال وارد یا خارج نمیشود) در کنار هم قرار میگیرند.پس از طی شدن زمان مناسب برای جذب ماده مورد نظرفرایند به پایان میرسد.\nاین فرایند به دو محدودیت اساسی تعادل ترمودینامیکی و موازنه جرم بستگی دارد.محدودیت تعادل همان ایزوترم جذب است.\nاین قبیل مخازن در پاره ای از اوقات راکتور های پیوسته مجهز به همزن یا cstr نامیده میشود.\nهنگامی که جدا سازی در مقیاس بزرگ مدنظر باشد معمولا از این دسته از فرایندها بیشتر از جذب سطحی ناپیوسته استفاده میشود.\nروش انجام این جذب سطحی پیوسته بدین صورت است که :خوراک\nبه صورت پیوسته وبا دبی و غلظت ثابت وارد میشود.در ابتدا تانک حاوی حلال خالص وجاذب استفاده نشده می باشد.غلظت جز حل شده بر روی جاذب با زمان تغییر می کند.جریان خروجی از تانک به صورت پیوسته خارج میشود. اما غلظت ان با زمان تغییر میکند. از انجایی که عمل اختلاط و هم زدن در این مخزن به خوبی انجام میشودغلظت درون مخزن با جریان خروجی برابر است.\nمعمولا ازمایشات در تانکهای کوچک صورت گرفته و اطلاعات حاصل جهت طراحی در مقیاس بزرگتر به کار می رود.\nجذب در بسترهای ثابت عمومی ترین و مهمترین نوع فرایند جدا سازی جذب سطحی مواد حل شونده میباشد.بستر ثابت به سادگی متشکل ازیک ستون پرشده باذرات جاذب می باشد.جریان حاوی ماده حل شده از یک طرف وارد واز طرف دیگر خارج می شود.در ابتدا بیشتر ماده حل شده جذب میشود بطوریکه غلظت حل شونده در خروجی پایین است.ولی با ادامه فرایندجداسازی غلظت خروجی ابتدا به کندی و سپس به طور ناگهانی افزایش یافته و فرایند جذب متوقف می شود.سپس ماده جذب شده با شست وشوی بستر با اب درphهای مختلف یا با حلالهای مختلف شسته می شود.\nپر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد. کروماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هم مخلوط‌های کمپلکس را جدا ، منزوی و شناسایی کند بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.\nطبقه بندی گروماتوگرافی\nمایع ـ جامد\nکروماتوگرافی جذب سطحی کروماتوگرافی تبادل یونی کروماتوگرافی لایه نازک کروماتوگرافی ژلی\nمایع - مایع: کروماتوگرافی تقسیمی کروماتوگرافی کاغذی\nگاز - جامد\nانتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش بینی بهترین روش برای جداسازی مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد بوسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود. \nـ با روشهای کروماتوگرافی می‌توان جداسازی‌هایی را که به روش‌های دیگر خیلی مشکل می‌باشند انجام داد. زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌شود.\nـ مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتا آسان می‌توان به آن دست یافت با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.\nـ یکی از مزایای برجسته روش‌های کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه مواد جداشونده به وسیله این روش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.\nـ مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.\nGC براي شناسايي و تعيين مقدار گاز انجام مي شود.\nآنالیز فرآیندهای کروماتوگرافی\nتوزیع تعادلی یک مولکول مابین دو فاز که به دما بستگی دارد می تواند توسط یک معادله ساده توصیف شود. توزیع تعادلی در یک دمای مشخص ، ایزوترم نامیده می شود. ساده ترین فرم ، ایزوترم خطی است که توسط معادله زیر بیان می شود.\nK=x / y\nجائیکه K ثابت تعادلی ترمودینامیکی ،X غلظت در فاز متحرک و Y غلظت در فاز ساکن است.\nمدل آماری گوسی\nگیدینگ استفاده از معادله توزیع احتمالات گوسی را برای توصیف پیک های حاصل از کروماتوگرافی پیشنهاد داد .در یک سیستم کروماتوگرافی طراحی شده ، رسیدن به توزیع گوسی امکان پذیر است. توزیع زمان ماند مولکول ها در ستون منعکس کننده اختلافات موجود در مسیر طی شده توسط هر مولکول از ستون است. \nپیک های معمول کروماتوگرافی و پیک های گوسی\nمدل مرحله ای\nاین مدل نحوه توزیع حل شونده بین فاز متحرک و فاز ساکن در ستون را توصیف می کند. در این مدل ستون به جندین مرحله تقسیم می شود که در هر مرحله فاز متحرک با فاز ساکن در تعادل است.\nدو مکانیسم اصلی در کروماتوگرافی عبارتند از:\nکروماتوگرافی بر پایه مکانیسم جذبی.\nکروماتوگرافی بر اساس مکانیسم غیر جذبی.\nانواع روش های کروماتوگرافی:\nوجود اندرکنش های مختلف همچون:اندرکنش های یونی،آب گریز،اندر کنش های اختصاصی و اندر کنش های بر پایه اندازه نمونه باعث بوجود آمدن روش های کروماتوگرافی مختلف شده است.\n1-کروماتوگرافی تبادل یونی\n2-کروماتوگرافی فاز معکوس\n4-کروماتوگرافی ژل فیلتراسیون\nتئوری کلی کروماتوگرافی:\nبطور کلی کروماتوگرافی بر اساس توزیع مولکول های نمونه،بین دو فاز در ارتباط با هم پایه گذاری شده است. برای مثال در کروماتوگرافی جذبی،نمونه ی در حالت تعادل در فاز سیال،در زمان ارتباط با یک فاز ساکن(ماتریکس)،با توجه به تمایل نمونه برای جذب به فاز ساکن،بین دو فاز توزیع می گردد.\nمولکول های با تمایل بیشتر برای جذب در فاز ساکن دارای غلظت بیشتر در فاز ساکن می شوند و مهاجرت آنها در ستون توسط فاز سیال آهسته تر خواهد شد و بر عکس نمونه های با تمایل کمتر نسبت به فاز ساکن،دارای غلظت بیشتری در فاز متحرک بوده و سریعتر در ستون حرکت می کنند\nبدون شک مهم ترین پارامتر در کروماتوگرافی قدرت تفکیک است.قدرت تفکیک کیفیت جداسازی است بطوریکه قدرت تفکیک بالاتر به معنی هم پوشانی کمتر بین نمونه ها و خلوص بیشتر است.\nفاکتورهای تاثیر گذار بر قدرت تفکیک:\nقبلا اشاره شد که در کروماتوگرافی دو فاز متحرک و ساکن وجود دارد که فاز متحرک از روی فاز ساکن تثبیت شده عبور می کند.\nمهمترین عوامل مربوط به فاز متحرک عبارتند از:\nدما : تغییرات دمای فاز متحرک افزایش گرانروی فاز متحرک مانع انتقال جرم بین دو فاز\nافزایش دما کاهش نفوذ پذیری پروتئین ها و کاهش انتقال مولکول ها بین دو فاز\nتغییر دما تغییر محیط (بویژه محیط های آبی بافری)\nشدت جریان : کیفیت جداسازی و قدرت تفکیک...بیشترین قدرت تفکیک زمان به تعادل رسیدن دو فاز\nبرای عملکرد بهتر،باید فرآیند بجای سرعت زیاد در دمای محیط، با سرعت کم در دمای پایین تر انجام پذیرد.\nوانسک و رگنیر گزارش دادند که با کاهش دما از 25درجه به 4 درجه سانتیگراد راندمان کار به میزان 40% افزایش یافته است.\nهمچنین به این نتیجه رسیدند که قذرت تفکیک متناسب با شدت جریان نیست و کاهش مداوم شدت جریان منجر به افزایش قدرت تفکیک نمیشود.\nبا کاهش شدت جریان مدت زمان انجام فرآیند جداسازی افزایش می یابد.لذا همیشه یک حد بهینه برای کاهش شدت جریان وجود دارد.\nغلظت بالای نمونه باعث کاهش قدرت تفکیک می شود.نمونه های پروتئینی معمولا با غلظتی بین 4-0.5 میلی گرم بر میلی لیتر ستون تزریق می شوند،اگرچه در کروماتوگرافی تولیدی تا بیش از 10میلی گرم بر میلی لیتر ستون نیز افزایش می یابد.اگر ویسکوزیته نمونه بطور قابل توجهی از گرانروی محلول الوشن متفاوت باشد توزیع یکنواخت نمونه در ستون بسختی قابل اجراست .\nپارامترهای فاز ساکن همچون شکل ذرات،اندازه ذرات ،توزیع اندازه ذرات،قطر روزنه ها،توزیع قطر روزنه ها،ظرفیت فاز ساکن،سطح فاز ساکن،حجم روزنه ها و فعالیت سطحی(پیوند های اختصاصی و غیر اختصاصی)بر قدرت تفکیک تاثیر می گذارند [.\nژل های مورد استفاده در کروماتوگرافی فاز معکوس:\nژل کروماتوگرافی فاز معکوس شامل دو قسمت اصلی ماتریکس پایه و لیگاندهای متصل به ماتریکس پایه می باشد،ماتریکس پایه باید از لحاظ شیمیایی و مکانیکی دارای پایداری باشد.\nپارامترهایی مثل ترکیب شیمیایی ماتریکس پایه،اندازه ذرات،نوع لیگاندهای تثبیت شده،دانسیته لیگاندها در سطوح ذرات و اندازه روزنه های موجود در ذرات از مهم ترین پارامترهای تعیین کننده کارایی ژل های کروماتوگرافی فاز معکوس می باشد] 4-6[.\nلیگاندهای مورد استفاده در کروماتوگرافی فاز معکوس:\nلیگاندهای با زنجیره های الکیل با هشت کربن و یا کمتر،به دلیل نیاز به غلظت پایین تر حلال آلی برای الوشن کمترین زیان را به ساختمان پروتئین ها و پپتید ها می رساند.\nعلاوه بر ساختار لیگاند،دانسیته لیگاند بر سطح ژل های سیلیکا نشان داده که بر روی انتخابیت ژل تاثیر می گذارد\nپارامترهای مهم در کروماتوگرافی فاز معکوس:\nتفکیک ماکرومولکول ها در کروماتوگرافی فاز معکوس نسبت به مولکول های آلی کوچک حساسیت کمتری به ارتفاع ستون دارد.و مولکول های بزرگ می توانند در ستون های کوتاه تفکیک شوند و معمولا افزایش ارتفاع ستون،قدرت تفکیک را بهبود نمی دهد.در حالی که تفکیک مولکول های کوچک همچون پپتید های با وزن مولکولی پایین با افزایش طول ستون بهبود می یابد\nشدت جریان یک عامل مهم در تفکیک مولکول های کوچک همچون پپتید هاست اما مولکول های زیستی بزرگ همچون پروتئین ها به شدت جریان حساس نیستند.\nشدت جریان های پایین نوعا در ستون های بلند ممکن است باعث کاهش قدرت تفکیک شود.\nدما تاثیر زیادی در کروماتوگرافی فاز معکوس مخصوصا برای مولکول های با وزن مولکولی پایین همچون پپتید های کوتاه و اولیگونوکلئیک ها دارد.\nترکیب شیمیایی فاز متحرک در کروماتوگرافی فاز معکوس معمولا شامل حلال های آلی و محلول با قطبیت پایین است.قطبیت پایین فاز متحرک باعث افزایش قدرت فاز متحرک در فرآیند الوشن ستون می شود.\nاستونیتریل و متانول از مهم ترین حلال های آلی هستند که مورد استفاده قرار گرفته اند.البته از ایزوپروپانول به دلیل قدرت الوشن بیشتر نیز استفاده شده است اما این حلال دارای گرانروی بالا می باشد که باعث افت کارایی و افزایش فشار برگشتی می شود.\nهمچنین بارداری پپتید ها در پروتئین ها در کروماتوگرافی فاز معکوس می تواند با تغییر pH فاز متحرک به دلیل وجود گروههای قابل یونیزه،تغییر نماید.درجه یونیزاسیون به pH فاز متحرک بستگی دارد.\npH فاز متحرک معمولا توسط اسید های قوی همچون تری فلورو استیک اسید تنظیم می شود.این اسید ها از یونیزاسیون گروه های اسیدی موجود در مولکول های حل شونده ممانعت می کنند.\nالوشن گرادیانی معمولا در جداسازی بیوملکول ها توسط روش کروماتوگرافی فاز معکوس استفاده می شود که معمولا دو جزیی و خطی است.البته از نوع گرادیان محدب یا مقعر در جداسازی های آنالیتیکال برای تفکیک چندین نمونه مختلف استفاده می شود. شکل گرادیان،شیب گرادیان و حجم گرادیان در کروماتوگرافی فاز معکوس اهمیت دارد. معمولا در جداسازی نمونه های کمپلکس در ابتدا از یک گرادیان با شیب غلظت پهن و بعد از تعیین شرایط اولیه،گرادیان به منظور تفکیک محصول مورد نظر تغییر داده می شود .شیب گرادیان معمولا با تغییر ترکیب درصدBدر واحد زمان یا در واحد حجم گزارش می شود.قدرت تفکیک متاثر از حجم گرادیان است. \nالکتروفورز اولین بار در سال 1937توسط یک شیمیدان سوئدی به نام تیسلیوس که بر روی پروتئین های سرم کار می کرد معرفی شد. در آن زمان به این کار روش مرز متحرک گفته می شد. در این روش مولکول ها ر اباید باردار کرد تا بر اساس میزان حرکتشان در یک میدان الکتریکی از هم جداشوند.در این صورت یون های مثبت به سمت الکترود منفی (کاتد) و یون های منفی به سمت الکترود مثبت (آند) مهاجرت می کنند.مولکول های بی بار هم بی حرکت باقی می مانند.بار بیشتر و اندازه کوچکتر منجر به مهاجرت سریع تر می شود.در الکتروفورز نیاز به یک بافر داریم که در بستر جامد مانند کاغذ ویا ژل نیمه جامد نگه داشته می شود و باعث رسانایی جریان الکتریکی که توسط ولتاژخارجی اعمال می شود,می گردد\nمهم ترین روش های باردارکردن استفاده از :\nحلال های قطبی برای تفکیک یون ها\nقطبی شدن و تشکیل زوج یون\nکاربرد اصلی الکتروفورز\nخالص سازی مقادیر کم ترکیبات\nبرای مقایسه سیستم های مختلف این تکنیک از تحرک یونی استفاده می کنند.\nانواع متداول الکتروفورز\n۲)الکتروفورز ژل : از یک محیط نیمه جامد (ژل ) بعنوان فاز ثابت استفاده میشود. این نوع الکتروفورز برحسب نوع ژل به کار گرفته شده به دو نوع الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید ( PAGE) و الکتروفورز ژل آگارز تقسیم می شود. الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بسیار بالائی بوده و برای تفکیک پروتئین ها و اسید های نوکلئیک به کار گرفته می شود\n۳)الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار: چنانچه اشاره شد، هر چه غلظت ژل کمتر باشد با آن می توان مولکولهای بزرگتری را بوسیلة الکتروفورز ، تفکیک کرد. ولی در این رقت محدودیت وجود دارد به طوریکه حتی با رقیقترین ژلهای آگاروز هم نمی توان مولکولهای DNA بزرگتر از 100 کیلو جفت باز را تفکیک کرد.\nالکتروفورز درمیدان الکتریکی ضربان دار تک جهتی(UPFGE )\nالکتروفورز در میدان الکتریکی معکوس (FIGE)\nژل اکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار (PFGE)\nآگارز مخلوطي از دو پلي‌ساكاريد آگارز و آگاروپكتين است كه از بعضي از انواع گونه‌هاي جلبك دريايي بدست مي‌آيد\nجداسازي پروتئين هاي بسيار بزرگ\nژل پلي اكريلاميد\nپليمريزاسيون مونومرهاي اكريل آميد و بيس آكريل آميد\nجداسازي پروتئين ها و پلي نوكلئوتيدهاي با طول 5 تا 2000 جفت باز\nپلي اكريلاميد نسبت به ژل هاي آگار كندتر صورت مي گيرد. چون اكسيژن آزاد از فرآيند پليمريزه شدن ممانعت به عمل مي آورد.\nژل هاي پلي اكريلاميد طيف كوچكي از جداسازي البته با قدرت تجزيه بالا را دارا مي باشند.\nژل هاي آگار طيف بزرگي از جداسازي را البته با قدرت تجزيه نسبتا پايين دارا مي باشند . \nاختلاف در دما بين سطح و عمق سبب ميشود پروتئين در عمق سريعتر از سطح حرکت کند\nبا افزايش حرارت، حرکت مولکول ها بيشتر شده و پخش خود به خودي نيز رخ مي دهد .\nميزان بار الكتريكي نمونه\nاندازه و شكل نمونه\nميزان ولتاژ و جريان اعمالي\nنوع ژل و ميزان تخلخل آن\nنحوه آماده سازي نمونه\nنحوه رنگ اميزي\nاولين قدم ليز سلولها و خارج ساختن محتواي پروتئيني آنهاست\nروشهاي متفاوت مکانيکي و شيميايي درليز و متلاشي ساختن سلولها به کار گرفته مي شود:\nخارج ساختن موادي نظير نمك ها، ليپيدها، پلي ساكاريدها، و اسيدهاي نوكلئيك.\nافزودن بافرهاي محلول سازي و کائوتروپيک, دترجنت, معرف احيا کننده, و آمفولايت ها.\nپروتئينهاي نمونه بايد درحين روند الكتروفورز دوبعدي محلول باقي بمانند \nمجموعه ژل و قالب آماده شده را در دستگاه الکتروفورز نصب مي کنيم.\nنمونه قبلا آماده شده به هر چاهک منتقل مي شود.\nمارکرهاي وزن نيز معمولا در چاهک هاي طرفين ريخته ميشود\nحوضک ها از بافر کاملا پر ميشود بعد به جريان برق دستگاه وصل مي شود .\nپس از تفکیک, رنگ آمیزی صورت می گیرد !\nجداسازی ژل بالایی\nقرار دادن ژل در محلول تثبیت کننده\nقرار دادن ژل در محلول رنگ\nانواع مختلف رنگ آمیزی\nرنگ آميزي با رنگهاي آنيونيك نظير آبی كوماسي\nرنگ آميزي منفي با كاتيونهاي فلزي مثل رنگ آميزي زينك يا روي\nرنگ آميزي Silver يا نقره\nاثر سيستم هاي بافري و pH\nبهترين روش آناليز با استفاده از کامپيوتر صورت مي پذيرد\nتشخیص نقاط کمرنگ\nمقایسه تصاوير ژل هاي متفاوت\nنرماليزه کردن تصاوير \nالکترو دیالیز (Electrodialysis)\nالکترو دیالیز با علامت مخفف ED نشان داده می شود. یک فرایند جداسازی غشایی می باشد که درآن از اختلاف پتانسیل الکتریکی به عنوان نیروی محرکه جهت انتقال یون ها استفاده می شود . در این سیستم از غشاهای پلیمری حاوی رزین های تبادل یونی استفاده می گردد. این رزین ها بر روی پارچه هایی پلیمری مانند پلی اتیلن پوشش داده شده اند . پرده های کاتیونی نسبت به کاتیون ها تراوا می باشند و آنیون ها فقط می توانند از غشاهای آنیونی عبور نمایند.\nفضای بین دو غشای غیر همنام سل نامیده می شود . در سیستم های پیشرفته دستگاه الکترودیالیز به شیوه ای طراحی و بهره برداری می گردد که در حدود هر 15 دقیقه یک مرتبه قطب کاتد و آند جابجا می شوند و به طور اتوماتیک از رسوب روی الکترودها و گرفتگی غشاها کاسته می شود .غشاها توسط جدا کننده های پلیمری از یکدیگر مجزا می شوند به طور معمول ضخامت این توری ها در فضای بین غشاء ها نیم میلی متر و در کنار الکترودها یک میلی متر می باشد.\nنکات مهم در طراحی و بهره برداری از سیستم های الکترودیالیز\nکیفیت آب ورودی بیشترین اهمیت را در ثابت نگه داشتن مشخصات آب خروجی دارد . یون های مهم در تصفیه آب شامل سدیم ، کلسیم ، منیزیم ، آهن ، سیلیس ، کلرید و بی کربنات می باشند. هر چند تغییر در مشخصات آب ورودی موجب تغییر در کیفیت آب خروجی می گردد.\n3) حد مجاز آهن در آب وروی به طور معمول حدود ppm 0/2 می باشد زیرا بیشتر از این مقدار موجب اشکال در فرایند می گردد. یکی از اثرهای منفی یون های آهن و یا آهن معلق ، افزایش مقاومت الکتریکی غشاها می باشد که در اثر رسوب بر روی غشاها یک لایه نارنجی رنگ بوجود می آورند و موجب کاهش کیفیت تولید آب و تغییر در ولتاژ و آمپر مورد استفاده می شود. \n4) وجود کلرین در آب ورودی موجب آسیب دیدگی سیستم می شود لذا نباید سیستم راه اندازی شود.\n5) وجود هیدروژن سولفاید در آب ورودی مانند حالت بالا موجب آسیب رسیدن به غشا میشود و لذا نباید سیستم راه اندازی شود.\n6) حد مجاز آهن و منگنز بر روی هم درآب ورودی ppm 2/0 می باشد.\n7) به طور اساسی یکی از عوامل وجود آهن در لوله های انتقال و مخازن سرچاهی خوردگی می باشد و یکی از رایج ترین عوامل خوردگی در آب های زیر زمینی باکتری های احیا کننده سولفات (SRB) می باشد که می توانند به دلیل بی هوازی بودن در چاههای آب وجود داشته باشند و همچنین با استفاده از اکسیژن می توان سولفات موجود درآب را احیا و تولید H2S نمود که در نهایت سولفیت آهن تولید می گردد. بهترین شیوه مبارزه تزریق کلر در سر چاه به میزان باقی مانده در حدود ppm 1 می باشد ولی چون کلرین آزاد برای سیستم زیان بخش است ، باید آب را قبل از ورود به سیستم توسط کربن فعال و یا هر شیوه دیگر کلرین زدایی گردد.\n8) در سیستم های الکترو دیالیز اتوماتیک ، هر پانزده دقیقه یک مرتبه پلاریته الکتریکی و مسیرهای الکتریکی تعویض می شوند و این عمل با تعویض قطب کاتد و آند انجام میگیرد که هیچ یک از قطب ها با آب نمک غلیظ برای مدت بیش از پانزده دقیقه در تماس نباشند و نمک انباشته شده را به سرعت حل می نمایند و از سیستم خارج می سازند.\n9) محیط آند همیشه در اثر تجمع H+ اسیدی می باشد ، لذا مناسب است که آب در اطراف قطب آند ، حالت سکون داشته باشد تا رسوباتی که در این قطب به وجود آمده است حل و در زمان تخلیه خارج شوند و یا به عبارت دیگر عمل شست و شوی اسیدی در قطب آند انجام شود. به دلیل تعویض قطب ها در هر پانزده دقیقه یک مرتبه این روش کمک فراوانی به تمیز شدن الکترودها می نماید.\n10) به طور معمول حداقل فشار سیستم الکترودیالیز atm 15/0 و حداکثر atm 5/1 طراحی می شود.\n11) دستگاه نشان دهنده اختلاف فشار بین آب رقیق و غلیظ در ورودی و خروجی مجموعه غشاها به شیوه ای است که اختلاف فشار آب تصفیه شده و آب نمک را نشان می دهد زیرا همیشه باید فشار آب تصفیه در حدود نیم الی یک و نیم اتمسفر بیشتر از فشار آب نمک باشد.\n12) جهت کنترل کیفیت آب تولیدی دستگاه اندازه گیری هدایت الکتریکی در قسمت خروجی آب تصفیه شده نصب می شود.\n13) در صورت توقف بیش از سی دقیقه در سیستم های الکترودیالیز که به شیوه های دستی یا اتوماتیک عمل می نمایند لازم است در حدود چهار الی هشت دقیقه آبکشی شوند تا نمک های باقی مانده تخلیه شوند و از ایجاد رسوب بر روی غشاها جلوگیری گردد.\n14) در صورت افزایش T.D.S آب و کاهش آمپر مصرفی لازم است موارد زیر مورد بررسی قرار گیرند : الف) دمای آب : کاهش یک درجه فارنهایت از دمای آب باعث کاهش یک درصد از آمپر مصرفی می شود ب) کثیف بودن غشاها ج) پوشش سطح الکترودها د) پارگی و یا سوختگی غشاها.\n15) در صورت کاهش میزان آب تولیدی ، موارد زیر باید بررسی شود : الف ) گرفتگی صافی ها ، ب ) وضعیت سایر تجهیزات مانند شیرها و پمپ ها ، ج) اختلاف فشار جریان های ورودی و خروجی\n16) هرگاه جریان مصرفی بین الکترود کاهش یابد باید بررسی زیر انجام گیرد\nکریستالیزاسیون متداول ترین فرآیند خالص سازی نهایی بشمار می رود.\nتعریف : کریستالیزاسیون به فرآیند تولید ذرات کریستالیاز یک فاز یکنواخت گفته می شود این فاز در فرآیند های بیوشیمیایی معمولا محلول است .\nاین فرآیند بسیار شبیه فرآیند رسوب دهی است با این تفاوت که ذرات حاصل از فرایند کریستالیزاسیون دارای استحکام و مرفولوژی قویتری نسبت به ذرات تولید شده توسط فرایند رسوب دهی هستند و همچنین شدت هسته زایی درفرآیند رسوب دهی بالاتر است .\nکریستالیزاسیون دارای قابلیت تولید فرآورده های بیولوژیک با درصد خلوص بسیار بالا می باشد ( حدود 99/9% ) به همین دلیل در صنعت دار و سازی که نیاز به خلوص بالایی داریم کاربرد فراوانی دارد.\nساختار کریستال ها:\nکریستال ها به فرم چند وجهی و یا جامد با سطوح تخت تولید می شوند. اگر کریستال ها بصورت سریع در یک جهت رشد کنند شکل سوزنی خواهند گرفت یا ممکن است شش وجهی باشند.\nاولین مرحله در فرآیند کریستالیزاسیون هسته زایی است که شامل هسته زایی اولیه وهسته زایی ثانویه است.\nهسته زایی اولیه در غیاب کریستال اتفاق می افتد در حالی که هسته زایی ثانویه متأثر از وجود کریستال در محیط است.\nهسته زایی اولیه به دو فرم یکنواخت وغیر یکنواخت صورت می گیرد درحالت یکنواخت هیچ ذره خارجی نباید حضور داشته باشد ولی کریستالیزاسیون غیر یکنواخت ذرات اولیه حضور دارند.\nدر مورد هسته زایی ثانویه می توان گفت که آزمایشات نشان می دهد که به دو صورت هسته زایی تنش و هسته زایی تماس اتفاق می افتد.\nهسته زایی تنش بر اثر پدیده تنش در سیال در رشد کریستال ها و هسته زایی تماس بر اثر تجمع کریستال ها با هم و بر اثر سطوح همزن وسط و داخل مخزن اتفاق می افتد.\nرشد کریستال :\nرشد کریستال بعد از فرآیند هسته زایی اتفاق می افتد که در آن مولکول ها به سطوح کریستال های تشکیل شده اضافه می شوند، به خاطر داشته باشید که شدت رشد مستقل از اندازه کریستال است که این مسئله به عنوان قانون دلتا-ال شناخته شده است. (دربعضی از موارد برای کریستال های خیلی بزرگ صادق نیست)\nفرایند رشد کریستالیک فرایند دو مرحله ای است در مرحله اول مولکول های حل شونده به سطح کریستال می رسند و در کریستال مولکول ها باید به کریستال اضافه شوند .\nانتقال مولکول ها به سطح کریستال\nجذب سطحی بر روی سطح کریستال\nنفوذ دو بعدی و یک بعدی\nاز کریستال کننده های ناپیوسته بطور گسترده در صنایع دارویی برای تولید فرآورده های بیولوژیک همچون آنتی بیوتیک ها استفاده می شود.\nازمهمترین ویژگی های سیتم های پیوسته به حداقل رساندن زمان فرآیند و همچنین با وجود اینکه هزینه اولیه درسیستم های پیوسته زیاد است اما دردرازمدت هزینه های عملیات رابه حداقل می رساند.\nازمهمترین مزایای کریستال کننده های بچ بسیارانعطاف پذیرهستند وسرمایه گذاری اولیه آنها نسبت به کریستال کننده های پیوسته بسیارکمتراست.\nدراغلب سیستم های بچ برای رسیدن به حالت خالص فوق اشباعیت ازروش رقیق سازی استفاده می کنند درمواردی که نمک استفاده می شود به آن روش نمک زدایی می گویند .اضافه کردن یک کاهنده حلالیت حلشونده برای شروع کریستاله شدن حلشونده مطلوب است.\nبرای مثال آنتی بیوتیک ها با اضافه کردن یک حلال آبی همچون اتانول درمحلول های آبی کریستاله می شوند.\nطراحی وافزایش مقیاس کریستالیزاتورها\nاز جمله مشکلاتی که در فرآیند کریستالیزاسیون امکان دارد رخ دهد توزیع اندازه ذرات کریستالی خارج ازدامنه مورد نظر است که باعث افت شدت فیلتراسیون کریستال ها درمقیاس بالا می شود. برای حل این مشکل باید شدت هسته زایی وشدت رشد کریستال ها تغییر کند که این کار توسط تنظیم درجه فوق اشباعیت قابل کنترل است . بطور کلی با افزایش درجه فوق اشباعیت شدت هسته زایی بیشتر از شدت رشد افزایش می یابد.\nمشکل بعدی درفرآیند کریستالیزاسیون تولید کریستال ها با درصد خلوص پایین تر ازمقدار مورد نظر است . این مشکل بنا به دلایل زیر اتفاق می افتد.\nته نشینی ناخالصی های موجود در محیط درسطح کریستال\nگیر افتادن ناخالصی ها در فضاهای خالی موجود دربین کریستال مجزای مجتمع شده\nرشد کریستال های ناخالص مجزا بواسطه وجود ناخالصی در محیط\nجانشینی مولکول های ناخالصی به جای مولکول های اصلی در شبکه کریستالی طی فرآیند کریستالیزاسیون\nبرای حل مشکل ناخالصی های موجود بین فضا های خالی کریستال های به هم چسبیده با تغییرات شرایط کریستالیزاسیون همچون استفاده از حلال دیگر کاهش می یابد .\nبا کاهش درجه فوق اشباعیت شدت رشد و شدت هسته زایی کاهش می یابد که این امر باعث به حداقل رسیدن کریستال های مجزای حاصل از ناخالصی ها می شود.\nرفع مشکل جانشینی مولکول های خالص به جای مولکول های اصلی طی فرآیند کریستالیزاسیون خیلی مشکل است و در اکثر موارد نیاز به کریستالیزاسیون مجدد داریم.\nدوباره کریستاله کردن که به طور وسیع استفاده می شود با انحلال مجدد کریستال ها و اجرای مجدد فرآیند صورت می گیرد.\nخشك كردن معمولا آخرين مرحله جداسازي يك محصول بيولو‍ژيك است كه از طريق حرارت مواد فرار (آب) را حذف ميكند تا يك ماده جامد به دست آيد .\nدلايل خشك كردن يك محصول بيولوژيك :\nنسبت به تخريب شيميايي و فيزيكي در طي ذخيره سازي در فرمولاسيون مايع حساس مي باشد .\nراحتي مصرف آن به صورت جامد\nحذف مواد نامحلول ضروري\nاقتصادي بودن ذخيره كردن آنها به صورت جامد\nاصول خشك كردن :\nآب در جامدات بيولوژيك و گازها\n جذب شده\n هدايت ( از سطح تماس گرم ماده )\n جابجايي ( از طريق گازي كه در تماس با ماده خشك شونده است )\nانتقال جرم :\nدرخشك كردنهاي جابجايي فرايند خشك كردن توسط انتقال جرم محدود ميشود . خشك كردن جابجايي ، ابتدا رطوبت جامدات مرطوب تبخير شده و سپس وارد فاز گازي ميشود كه از روي سطح اين جامدات عبور ميكند . بعد از يك دوره كوتاه گرم شدن اوليه ، سرعهت حركت آب به سطح به حد كافي است كه سطح اشباع از بخار قرار گيرد ، و بالطبع سرعت خشك كردن براي يك دوره زماني كه دوره سرعت ثابت خشك كردن ناميده مي شود ثابت باقي مي ماند.\nتوصيف و عمليات خشك كن ها : چندين نوع خشك كن براي خشك كردن جامدات بيولوژيك استفاده ميشود :\nخشك كن هاي قفسه اي تحت خلاء\nخشك كن هاي غير مداوم دوار تحت خلاء\nخشك كن سيني دار تحت خلاء : در خشك كن سيني دار تحت خلاء سيني ها با محصول مورد نظر پر شده و داخل قفسه هايي كه جهت تبادل گرمايي سيستم چرخش آب گرم در آنها تعببيه شده قرار داده ميشوند . براي محفظه حاوي سيني ها از خلاء استفاده ميشود تا فرايند خشك كردن را تسريع كند و امكان خشك كردن را در دماي پايين تر فراهم نمايد . اين نوع خشك كردن به طور گسترده براي فراورده هاي دارويي مثل آنتي بيوتيك ها ، كه اغلب شكل كريستال داشته و حساسيت زيادي نسبت به گرماي زيادي دارند استفاده مي شود .\nخشك كن هاي دوار ناپيوسته تحت خلاء : در خشك كن هاي دوار ناپيوسته تحت خلاء گرما توسط آب گرم و ديگر محيطهاي تبادل گرمايي كه از ميان يك ژاكت استوانه دوار دوجداره عبور ميكند فراهم ميشود . در اين خشك كن جامدات به طور پيوسته با چرخش استوانه معلق ميشوند تا ذرات جامد در تماس با ديواره هاي استوانه و يا تماس با يكديگر قرار گيرند . اين نوع خشك كن ها براي خشك كردن فراورده هاي بيولوژيك كه ميتوانند توسط خشك كن سيني دار تحت خلائ خشك شوند به كار ميرود ، اما وقتي كه ذرات مواد جامد مرطوب در اثر حركت معلق تشكيل ذرات و توده هاي بزرگتر را ميدهند و يا وقتي كه به سطح فلزي استوانه ميچسبند نمي توانند استفاده شوند .\nخشك كن هاي انجمادي ( فريز داير ) : در خشك كردن انجمادي لازم است دما و فشار هر دو در طي فرايند خشك كردن كنترل شوند . محصول خشك شونده ميتواند به صورت ويال و يا داخل سيني ها باشد . خشك كن انجمادي دارويي ميتواند يك فراورده مايع را داخل ويال ها خشك كند وقتي ويال ها داخل سيني قرار داده ميشوند درب ويال به صورت جزئي بسته ميشوند تا بخار آب بتواند از آن خارج شود . پيستون هيدروديناميك اين امكان را فراهم ميكند تا درب ويال ها در پايان خشك كردن به طور كامل بسته شود يك سيال ناقل حرارت در ميان سيني ها قرار داده ميشود تا دماي ويال ها را كنترل كند .\nآب آزاد در مرحله اول خشك كردن حذف ميشود دماي بيشتر سيني و زمان اضافي براي حذف آب پيوندي در مرحله دوم خشك كردن لازم است . نمدارهاي دما و فشار به عنوان تابع زمان در مراحل مختلف انجماد ، خشك كردن اوليه و خشك كردن ثانويه در شكل نشان داده شده است . زمان لازم براي تكميل دوره خشك كردن معمولا 24 تا 48 ساعت طول ميكشد . در طي فرايند خشك كردن انجمادي مهم است كه دماي محصول در حدي نباشد كه باعث بهم خوردن ساختار كريستالي و بالطبع كاهش فعاليت آن شود .\nخشك كردن انجمادي معمولا تنها براي فراورده هاي بيولوژيكي كه حساسيت بالا به گرما دارند استفاده ميشود . بيشتر پروتئينها در اين گروه از فراورده ها قرار ميگيرند چون بعد از خشك كردن اوليه فاز مايع در محول وجود ندارد واكنش هايي مانند هيدروليز ، اكسيداسيون ، بازارايي از پيوند ديسولفيدي و ... اساسا حذف خواهند شد . مزيت ديگر خشك كردن انجمادي اين است كه محصول سطح مقطع ويژه خيلي بزرگي دارد كه منجر به حل شدن سريع و كامل آن ميشود .\nخشك كن هاي پاششي : خشك كن پاششي يك خوراك مايع مانند را با پاشيدن به داخل گاز گرم ، معمولا هوا ، به ذرات خشك تبديل ميكند . عمده خشك كن هاي پاششي كه در مقياس هاي تجاري به كار ميروند از جريان همسوي گاز و خوراك استفاده مي كنند . سه واحد فرايندي پايه : ريز شدن مايع ، اختلاط گاز با قطرات مايع و خشك كردن قطرات مايع ، در خشك كردن پاششي درگير هستند . اين ذرات خشك مي توانند توخالي يا پر در اندازه 2 تا بيش از 500باشند .\nكاربرد خشك كنهاي پاششي براي خشك كردن بيشتر فراورده هاي حساس به گرما شامل شير ، قهوه ، خون ، اسپورها و ميكروارگانيسم هاي مختلف و آنتي بيوتيك شده است .\nافزايش مقياس و طراحي سيستم هاي خشك كردن : امكان طراحي دقيق و مطمئن خشك كن صنعتي براي خشك كردن فراورده هاي بيولوژيك تنها بر اساس خواص فيزيكي مواد هنوز فراهم نشده است . روابط تعميم يافته تئوري و تجربي براي تخمين اندازه خشك و زمان خشك كردن و همچنين آناليز عملكرد خشك كن و پيش بيني اثرات تغييرات شرايط عملياتي توسعه داده شده اند .\n- افزايش مقياس خشك كن هاي سيني دار تحت خلاء : افزايش مقياس اين خشك كن ها نسبتا ساده است يك روش مناسب براي سنجش خشك كردن در مقياس آزمايشگاهي و نيمه صنعتي استفاده از همان عمق موادي است كه قرار است در مقياس صنعتي استفاده شود . اثر تغيير شرايط روي افزايش مقياس مي تواند با استفاده از رابطه تعيين زمان خشك كردن هدايتي محاسبه شود : بازده حرارتي خشك كن هاي سيني دار تحت خلاء بين 60 تا 80 درصد است .\n- افزايش مقياس خشك كن هاي دوار ناپيوسته تحت خلاء : با افزايش مقياس يك خشك كن ناپيوسته دوار تحت خلاء مي توان دريافت كه سطح مقطع گرم شده در واحد حجم داخلي ثابت نميماند . براي مثال اگر فرض كنيم كه يك خشك كن يك مخروط دو جداره كامل ، وقتي حجم در اثر افزايش مقياس حدود 10 برابر افزايش مقياس داده ميشود سطح گرم شده حدود 6/4 برابر افزايش مي يابد .\n- افزايش مقياس خشك كن هاي انجمادي : دو شرط اساسي در توسعه اين كار تعيين فرمولاسيون محصول نهايي و تعيين شرايط براي چرخه خشك كردن انجمادي مي باشد براي فرمولاسيون محصول نهايي جهت حفظ فعاليت مواد مختلفي مثل بافرها جهت كنترل PH اصلاح كننده كشت نمكي سيستم براي تنظيم فشار اسمزي اصلاح كننده ساختار مواد ، تثبيت كننده يا محافظت كننده مواد فعال و بازدارنده فراريت مواد اضافه مي شود . مواد افزودني عموما شامل : مانيتول ، گلايسين ، لاكتوزط ، سوكروز و دكستران هستند . سه سيكل عمده در فرايند خشك كردن انجمادي ، انجماد ، خشك كردن اوليه و خشك كردن ثانويه هستند . از اين رو معمولا سه مرحله آناليز براي تعيين شرايط طراحي خشك كردن انجمادي به كار مي رود .\n- افزايش مقياس خشك كن هاي پاششي : براي افزايش مقياس و طراحي خشك كن هاي پاششي صنعتي لازم است برسي ها و تجزيه و تحليل ها در مقياس هاي پايين تر براي شرايط خشك كني جهت توليد ذرات غير چسبنده بزرگتر و با رطوبت مطلوب انجام شود . براي مواد بيولوژيك ، لازم است درجه خشكي و شرايط عملياتي كه محصول فعال و پايدار را تحويل مي دهد تعيين شود . در افزايش مقياس خشك كن هاي پاششي ، متغير كليدي زمان ماند هوا در محفظه خشك كن است زمان ماند با تقسيم حجم محفظه به سرعت جريان حجمي محاسبه مي شود .\nدر بین کلیه عملیات واحدهای صنعتی در مهندسی شیمی ، شاید عملیات مربوط به خشک کردن مواد ، بیشترین کاربرد را داشته باشد. به این جهت ، مکانیسم خشک کردن و طراحی دستگاههای مربوطه در مقیاس صنعتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اکثر عملیات مربوط به تولید مواد ، مخصوصا در صنایع شیمیایی ، یک یا چند مرحله عملیات خشک کردن در یکی از اشکال متنوع آن وجود دارد. عملیات خشک کردن بر حسب موادی که باید خشک شوند، ممکن است از چند ثانیه تا چندین روز طول کشد\nخشک کن های سینی دار تحت خلا\nاین دستگاه ها نیز مشابه خشک کن های سینی دار مستقیم ساخته می شوند با این تفاوت که از درب های درزگیری شده استفاده می شود تا بتواند خلاء ایجاد شده در خشک کن را نگهدارد. دراین خشک کن هوا یا گاز دیگری جریان نمی یابد. سینی های محتوی جامد روی قفسه هایی قرار می گیرند که توسط آب داغ یا بخار گرم می شوند و حرارت به طریق هدایت به جامد منتقل می گردد. بعد از بارگذاری و آب بندی ، هوای موجود در خشک کن توسط پمپ های خلاء یا اجکتور مکیده شده و بخار خروجی کندانس می شود. در نوع دیگری )Agitated Pan Dryer) از این خشک کن ها برای خشک کردن خمیرها و لجن ها از ظروف استوانه ای به قطر 1تا2متر و ارتفاع 30تا60 سانتیمتر که مجهز به همزن می باشند استفاده می شود که داخل کابین خلاء قرار می گیرند. این ظروف توسط ژاکت های حرارتی با آب داغ یا بخار گرم می شوند.\nاین خشک کن هاعمدتا" پرهزینه هستند و تنها در مواردی که می بایست ماده در دمای پایین و در غیاب هواخشک شود استفاده می گردد. از جمله می توان به مواد دارویی اشاره کرد.\nدر این نوع از سیستم های خشک کن، برای قرار دادن محصول در معرض هوای گرم در یک فضای بسته ، از سینی یا وسایل مشابه نگه دارنده استفاده می شود، سینی های حاوی محصول در داخل یک کابینت یا محیط مشابه و در معرض هوای گرم قرار داده می شوند تا فرآیند خشک شدن انجام شود . حرکت هوا بر سطح محصول با سرعت نسبتا زیادی صورت می گیرد ، تا اطمینان حاصل شود که انتقال جرم و حرارت با بازده ای بالایی انجام می شود با یک تغییر جزئی در خشک کن کابینتی می توان در داخل محفظه آن خلاء ایجاد کرد. در این نوع سیستم خشک کن، با استفاده از خلاء ، فشار بخار در فضای اطراف محصول در حداقل ممکن نگه داشته می شود. کاهش فشار همچنین باعث کاهش دمای تبخیر رطوبت محصول نیز می شود که در نتیجه موجب بهبود کیفیت آن خواهد شد.\nخشک کن های دوار نا پیوسته تحت خلاء\nدستگاه خشک کن دوار برای خشک نمودن موادی مانند سنگ آهک، خاکستر، خاک رس و ... مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه در صنایع تهیه مصالح ساختمانی، متالورژی، صنایع شیمیایی، و صنعت سیمان بهکار میرود. از جمله مزایای این نوع ” خشکن کن " ساختار مستحکم، ظرفیت بالا، مصرف انرژی پایین و نگهداری و سرویس آسان آن می باشد.\n1) طول و قطر خشککن\n2) شیب خشککن\n3) مقدار هوای لازم برای عمل خشککردن\n4) مقدار حرارت لازم\n5) جهت جریان\n6) تعداد دور استوانه در واحد زمان\nبرای بدست آوردن موارد بالا بایستی یک سری معلومات داشته باشیم که عبارتنداز:\nدستگاه خشککن از یک استوانه افقی دوّار تشکیل شده است. مواد از یک سمت دستگاه وارد استوانه شده و از سمت دیگر خارج می گردد. در خشک کن نوع مستقیم، گازهای گرم از میان استوانه می گذرند و در تماس مستقیم با مواد می باشند. حرکت گازهای گرم می تواند همسو یا مخالف جهت جریان مواد باشد. استوانه دارای یک سری پره می باشد که مواد را برداشته و با رها سازی مواد، عبور مواد به صورت بارشی از میان جریان گاز گرم را ممکن میسازد.\n1- استفاده از دو نوع صفحه بردارنده مواد ایکس و اچ\n2- سیستم انتقال قدرت بهبود یافته (استفاده از دنده دارای قابلیت تعویض دندانه، بنابراین تعمیرات و نگهداری آسان)\n3-عملکرد خودکار با استفاده از سیستم کنترل مرکزی\nدر خشک کردن انجمادی ، با کاهش دمای محصول ، قسمت اعظم رطوبت آن به یخ تبدیل شده و سپس با کاهش فشار محیط ، تصعید می گردد. فرآیند خشک کردن انجمادی را می توان برای بسیاری از مواد غذایی به خصوص محصولاتی که کیفیت ۀن ها از نظر مصرف کننده حائز اهمیت است ، به کار برد در طول خشک کردن انجمادی ، فرآیند های انتقال جرم و حرارت به طور مطلوبی انجام می شوند. بسته به شکل سیستم خشک کن ، انتقال حرارت ، از طریق لایه منجمد یا لایه خشک محصول صورت می گیرد . بدیهی است، انتقال حرارت از طریق لایه منجمد ، سریع بوده بنابراین محدود کننده ی سرعت خشک شدن نخواهد بود. سرعت انتقال حرارت از طریق لایه خشک کند است، زیرا ضریب هدایت حرارتی ساختمان های کاملاً متخلخل در شرایط خلاء پایین است. در هر دو حالت ، انتقال جرم در لایه خشک محصول انجام می شود . از آنجایی که سرعت نفوذ مولکولی در خلاء کند است، بنا براین انتظار می رود که سرعت نفوذ بخار آب ، عامل محدود کنندهی سرعت خشک شدن باشد.\nمزایای فرآیند خشک کردن انجمادی ، بالا بودن کیفیت محصول تولیدی به دلیل پایین بودن دما در حین تصعید و حفظ ساختمان محصول است . این مزیت ها در برابر مصرف انرژی برای انجماد و ایجاد خلاء متعادل بوده و توجیه کننده فرآیند است.\nاصول کار خشک‌کن پاششی\nخوراک از طریق یک مخزن و بهوسیله پمپ، به دستگاه اتمایزر که در بالای محفظه خشک‌کن قراردارد، منتقل میشود و به قطرات ریز مایع تبدیل میگردد. در محفظه خشک‌کن این قطرات در تماس با هوای داغ قرار می‌گیرند. معمولا‌ً هوا با توجه به نوع محصول، توسط هیتر بخار یا مشعل گرم شده و توسط یک فن به داخل محفظه فرستاده می‌شود. تبخیر سریع مایع (که اغلب آب میباشد) باعث میشود که خشک شدن به سرعت و طی چند ثانیه انجام گیرد. پودر بعد از خروج از محفظه خشک‌کن توسط سیستم‌های جداساز نظیر سیکلون و فیلترکیسه‌ای از هوا جدا میشود. پودر بدست آمده قبل از بسته‌بندی خنک می‌شود، این عمل توسط هوای خنک انجام گرفته و تواماً میتوان پودر را توسط این سیستم به قسمتهای دیگر، منتقل نمود. جهت کنترل عملکرد خشک‌کن و تولید محصول مناسب، کنترل پارامترهایی نظیر درجه حرارت هوای ورودی و خروجی، کنترل میزان خوراک و درصد مواد جامد آن ضروری است.\n- محفظه خشک‌کن\n- فن‌های هوا\n- سیستم تولید هوای گرم\n- توزیع کننده هوا\n- سیستم خوراک دهی\n- سیستم اسپری کننده\n- سیستم جداسازی پودر\n- سیستم انتقال و خنک کردن پودر\n- سیستم کنترل و ابزار دقیق\nفرآیند خشک کن های انجمادی\nاین فرآیند برای مواردی به کار می رود که بسیار حساس به حرارت هستند بدون این که تخریب شدید رخ دهد در پروتئین ها، محصولات خونی و میکروارگانیسم ها در این فرآیند حلال ما که معمولا آب است تصعید تحت خلاء از مرحله فاز جامد به مرحله فاز گازی مستقل می شود\nمراحل خشک کردن به روش انجمادی را توضیح دهید؟\nمرحله اول:انجماد سازی :در این مرحله مهم است مواد را زیر نقطه سه گانه خشک کنیم نقطه سه گانه پایین ترین دمایی است که در آن فاز های جامد و مایع می توانند همزمان وجود داشته باشند این کار باعث می شود که عمل تصعید رخ دهد-درموارد مواد غذاییویا موادی که از سلول های زنده تهیه شده اند به منظور بردن مواد به نقطه سه گانه و اجتناب از تشکیل کریستال های بزرگ یخ معمولا دماهای انجماد بین 50- تا80- صورت می گیرد\nمرحله دوم:به کار گیری خلاءدر این مرحله مواد انجماد شده باید به یک منبع خلاءکافی متصل شوندتا فشار در نقطه سه گانه نگه داشته شود-زیرا در طی خشک کردن فشار بخار پایینی ایجاد شده که منبع خلاءباید فشار بخار تشکیل شده را کاهش دهد تا از افزایش بخار در بالای نقطه سه گانه جلوگیری شود\nهمچنین خلاءبه صورت تصعید سرعت می بخشد.\nمرحله سوم:مرحله تصعید:گرمایی تصعید توسط هدایت وتشعشع تا مین می شود تحت این شرایط یخ به آرامی تعید شده وجامد متخلخلی باقی می گذرد که هنوز5./. رطوبت دارد\nمرحله تصعید دارای 2 مرحله است :1)خشک کردن اولیه 2)خشک کردن ثانویه\n1)در مرحله خشک کردن اولیه حدود95 درصد آب موجود در مواد تصعید می شود که این مرحله به کندی انجام می شود ومحصول نهایی فقط 5./. رطوبت دارد\n2)در مرحله خشک کردن ثانویه مولکول های آب منجمد نشده حذف می شوند.این بخش از فرآیند توسط ایزوترم های جذب سطحی ماده کنترل می شود –در این فاز دما بالا می رود می تواند بالا تر از ......هم باشد این دما می تواندهر نوع برهم کنش شیمیایی و فیزیکی را که بین مولکولها را آب ومولکولهایآب ومولکولهای منجمد شده تشکیل شودرا از بین بببرد معمولا فشار در این مرحله کاهش پیدا می کند تا عمل واجذب راحتر را انجام شود\nمرحله پنجم:بسته بندی: باید توجه شود به محصولات خشک شده انجمادی تا از محافظت در برابر رطوبت مطمئن شویم ظروف باید کاملا بسته باشد و بدون تماس با اتمسفر بسته بندی شوند\nبرای تشکیل تولید کریستال های بزرگ یخ سازی به چه روشی انجام می شود؟\nبرای تولید کریستال های بزرگتر محصول باید به آرامی منجمد شود ویا دما به صورت چرخشی کم و زیاد شود که این فرآیند چرخشی را annelig یاسرد سازی آهسته می نامند از معایب روش منجمد سازی تشکیل کریستال های بزرگیخ است برای جلوگیری از این روش باید منجمد سازی سریع انجام شود به منظور بردن مواد به زیر نقطه سه گانه و اجتناب از تشکیل کریستال های بزرگ معمولا دماهای انجماد بین 50- تا80- صورت می گیرد\nچرا از روش خشک کردن freez drting\n1- خرابی حداقل در محصول\n2- رطوبت نهایی در محصول بسیار کم است\n3- برای نگهداری طولانی مدت محصول\n4- سهولت در ترکیب جدید\n5- برای ترکیباتی که دوز دقیق دارند(مثل داروها)\nچه هنگام از روش های خشک کردن انجمادی استفاده می کنیم ؟\n1- برای محصولات ناپایدار 4-محصولاتی که مقدار دوز دقیقی دارند\n2- محصولاتی که ارزش بالایی دارند 5-ترکیب مجدد آسان باشد\n3- خشک کردن به روش استریل 6- زمان نگهداری طولانی باشد\n7-نگه داشتن شکل وفرم محصول مهم باشد\nنکات مهم در فرآیند انجمادی:\n1- عمل تصعید باید در دماهای زیر صفر رخ دهد\n2- عمل تصعید زمانی اتفاق می افتد که فشار زیر نقطه سه گانه باشد\n3- این فرایند چون در دماهای پایین اتفاق می افتد گرمای مورد نیاز برای تصعید کم خواهد بود\nسرعت خشک کردن به عوامل زیر بستگی دارد\n1-ضخامت محصول:هر چه ضخامت کمتر باشد سرعت خشک کردن افزایش می یابد\n2- غلظت محصول: محصولات غذایی با درصد قند بالاتر دارای سرعت خشک کردن پایینتری هستند\n3- افزایش سطح:هرچه مساحت سطح بیشتر باشد عمل تصعید زود تر انجام می شود\nمحدودیتهای فرایند خشک کردن :\n1- محصولاتی که به روش انجمادی خشک می شوند ........پلاسما ی خون اگر چه از لحاظ تئوری آسان هستند ولی از لحاظ عملی مشکلاتی دارند\n2- کاهش نقطه انجماد که به دلیل وجود ماده حل شونده رخ می دهد به این معناست که اگر ناخالصی را به آب اضافه کنیم دمای انجماد10- تا...........کاهش پیدا می کند\n3-تصعید تنها در سطح منجمد شده اتفاق می افتد چون این فرایند به آهستگی انجام می گیرد باید سطح مساحت را زیاد کنیم\n4- هرچه مساحت سطح زیادتر باشد عمل تصعید زودتر انجام می شود\n5- در فشارهای پایین حجم بزرگی از بخارآب تولید می شود که باید حذف شود برای جلوگیری از افزیش فشار در بالای نقطه سه گانه\n6- موادی خشک شده به این روش چون رطوبت گیر هستند باید درهنگام بسته بندی از جذب دوباره رطوبت جلوگیری شود\nمزایایی روش خشک کردن انجمادی :\n1- چون این فرایند در دماهای پایین اتفاق می افتد تخریب شیمیایی به ویژه هیدرولیزبه حداقل می رسد\n2-این فرایند به دلیل این تحت خلا اتفاق می افتد در نتیجه تماس کمی با هوا وجود می آید که این عمل اکسیداسیون می رسد\n3- محصول فریز شده دارای حجم یکسانی است با ماده اولیه –وبسیار سبک ومتخلخل است\n4- ..........متخلخلمحصول آن را برای انحلال راحت تر می کند\n5- محصول نهایی دارای بافت چروکیده شده و سفتی نیست\n6- قبل از خشک کردن هیچ مرحله تغلیظی وجود ندارد بنابراین نمک ها تغلیظ نمی شوند –پروئتین ها نمی شوند ولی در دیگر روشها این اتفاق می افتد\n7- از لحاظ فاکتورهای حسی مثل بو-طعم-رنگ و.همچنین از لحاظ مواد مغزی در محصول نهائی بدون تغییر باقی می ماند\nمعایب روشfree dring\n1- تخلخل وقابلیت حل شدن زیاد وخشک شدن کامل محصول کاملا رطوبت گیر را تولید می کند بنابراین محصولات خشک شده در ظروف نهائی باید تحت شرایط خاصی بسته بندی شوند\n2- در این فرایند از دستگاهها و تجهیزات پیچیده ای استفاده می شود که خیلی گران هستند این روشهای معمولی برای خشک کردن نیست فقط برای محصولات پر ارزش استفاده می شود\n1.سید عباس شجاع الساداتی،"کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا"،انتشارات دانشگاه تربیت مدرس. صفحه351-458،1371\nمرتضی صادقی (هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان)-مهندس علیرضا وفائی منش. "مقدمه ای بر غشاء وفرآیندهای غشائی"\nسیدعباس شجاع الساداتی –محمدعلی اسداللهی (دانشگاه تربیت مدرس) "بیوتکنولوژی صنعتی"\nAnspach E.F., Curblo D.C., Hartmann R., Garke G., Deckwea W.D., Expanded-bed chromatography in primary protein purification, Journal of Chromatography, Vol.865,129-144 ,1999.\nGarcia A.A., Bonen M.R., Ramirez-Vick J., Sadaka M., Vuppu A., Chromatography, In Bioseparation process science, Blackwell Science 178-223,1999.\nDechow F.J., Ion Exchange, In Fermentation and Biochemical Engineering Handbook, Noyes Publications, 2nd ed.,382-472,1997.\nDorsy. J.G, Cooper W.T., Retentition mechanisms of bonded-phase liquid chromatography, Anal. Chem. Vol. 66,1994.\nسایت بهداشت محیط ایران ، "مقایسه سیستم های الکترودیالیز و اسمز معکوس"\n"الکترودیالیز در تصفیه آب و فاضلاب"،1391\n"فناوری غشایی و کاربرد آن در جداسازی گاز"،1391