Реферат на тему Исследование влияния технологических факторов на эффективность гомогенизации.

Содержание:

Введение. 2

1.
Фракционирование клеток: экстракция, гомогенизация и центрифугирование  3

2.
Механизм гомогенизации. 5

3.
Технологические требования. 9

4.
Теории гомогенизации. 10

5.
Эффект гомогенизации. 12

6.
Гомогенизатор. 12

7.
Эффективность гомогенизации. 16

8.
Потребление энергии и влияние на температуру. 18

Заключение. 23

Список
использованной литературы.. 24

Введение:

Молоко — это эмульсия
масло-в-воде, с жировыми шариками, диспергированными в непрерывной фазе
обезжиренного молока. Однако если сырое молоко оставить стоять, жир поднимется
и образует слой сливок.

Гомогенизация — это механическая
обработка жировых шариков в молоке, осуществляемая путем пропускания молока под
высоким давлением через крошечное отверстие, что приводит к уменьшению среднего
диаметра и увеличению количества и площади поверхности жировых шариков.
Конечным результатом, с практической точки зрения, является значительно
уменьшенная тенденция к сливанию жировых шариков.

Этому повышению стабильности
гомогенизированного молока способствуют три фактора: уменьшение среднего
диаметра жировых глобул (фактор закона Стокса), уменьшение распределения
жировых глобул по размерам (что приводит к сходству скорости роста большинства
глобул, так что они не склонны к скоплению при сливании) и увеличение плотности
глобул (приближение их к непрерывной фазе) за счет адсорбции белковой мембраны.
Кроме того, тепловая пастеризация разрушает криоглобулиновый комплекс, который
имеет тенденцию к скоплению жировых шариков, вызывая их рост.

Первое гомогенизированное молоко
было изготовлено французом Огюстом Голеном. Его машина, представлявшая собой
трехпоршневой двигатель, снабженный крошечными фильтрующими трубками, была
запатентована в 1899 году. Современные механизмы перемешивания и толкания
улучшили эту модель, и современные инструменты способны достигать гораздо
меньших молекул жира, чем мог себе представить Гаулин. Однако основная идея
остается прежней.

Потребительские предпочтения
обычно являются лишь одной из причин, по которой фермеры и производители молока
гомогенизируют свое молоко.

Заключение:

Гомогенизированное молоко — это
любой вид молока, который был механически обработан, чтобы гарантировать, что
он имеет гладкую, ровную консистенцию. Процесс гомогенизации обычно включает в
себя высокие температуры, перемешивание и фильтрацию, все они направлены на
разрушение естественных молекул жира молока. После разрушения эти молекулы
остаются взвешенными в молоке и сопротивляются отделению. Этот процесс значительно
облегчает фильтрацию жира для производителей и продлевает срок хранения молока.

Молоко — это сочетание жиров,
белков и воды. Когда сырое молоко оставляют стоять в течение любого периода
времени, молекулы жира обычно всплывают наверх. Это создает слой сливок,
который многие фермеры и любители сырого молока используют в качестве меры
качества молока: чем гуще сливки, тем лучше молоко. Однако многие находят это
разделение неприятным, если не препятствием для того, чтобы действительно пить
жидкость.

Гомогенизация позволяет
производителям молока сочетать сливки и молоко так, чтобы они не разделялись.
Этот процесс является чисто механическим и не включает в себя никаких добавок
или химических обработок. Основная цель гомогенизации молока заключается в
уменьшении размера молекул жира в молоке, поскольку более мелкие молекулы, как
правило, остаются взвешенными в теле жидкости. Только крупные шарики всплывают
наверх.

Процесс обычно начинается с
возбуждения. Молоко помещается в большой барабан или бочку, которая вращается с
высокой скоростью. Теплые молекулы жира распадаются легче, чем холодные,
поэтому тепло также часто применяется. Турбулентность, вызванная возбуждением,
начинает разрушать жир.

Фрагмент текста работы:

1. Фракционирование клеток:
экстракция, гомогенизация и центрифугирование Фракционирование клеток — это
процедура разрушения клеток, разделения и суспензии клеточных компонентов в
изотонической среде с целью изучения их структуры, химического состава и
функции.

Фракционирование клеток включает
в себя 3 стадии: экстракцию, гомогенизацию и центрифугирование.

1. Экстракция

Это первый шаг к изоляции любых
субклеточных структур. Для поддержания биологической активности органелл и
биомолекул их необходимо экстрагировать в мягких условиях, называемых бесклеточными
системами. Для этого клетки или ткани суспендируют в растворе соответствующего
рН и содержания солей, обычно изотонической сахарозы (0,25 моль / л) при
температуре 0-40°С.

2. Гомогенизация [2]:

Затем взвешенные клетки
разрушаются в процессе гомогенизации.

Обычно это делается с помощью:

1. шлифовки

2. высокого давления
(френч-пресса),

3. осмотического шока,

4. ультразвуковой обработки
(ультразвуковых колебаний).

Измельчение производится пестиком
и ступкой или гончарным гомогенизатором (высокоскоростным блендером). Последний
состоит из двух цилиндров, разделенных узким зазором.

Сила сдвига, создаваемая
движением цилиндров, вызывает разрыв цейлов. Ультразвуковые волны производятся
пьезоэлектрическим Кристаллом. Они передаются на стальной стержень, помещенный
в суспензию, содержащую ячейки. Ультразвуковые волны производят вибрации,
которые разрушают клетки. Жидкость, содержащая суспензию клеточных органелл и
эфирных составляющих, называется гомогенатом. Раствор сахара или сахарозы
сохраняет органеллы клеток и предотвращает их слипание.

3. Центрифугирование

Разделение (фракционирование)
различных компонентов гомогената осуществляется серией цементаций в приборе,
называемом препаративной ультрацентрифугой. Ультрацентрифуга имеет
металлический Ротор, содержащий цилиндрические отверстия для размещения
центрифужных трубок, и двигатель, который вращает ротор с высокой скоростью для
создания центробежных сил. Теодор Сведберг (1926) впервые разработал
ультрацентрифугу, с помощью которой он оценивал молекулярную массу гемоглобина.

Современные ультрацентрифуги
вращаются со скоростью до 80 000 об / мин (об / мин= обороты в минуту) и
генерируют гравитационное притяжение около 500 000 г, так что даже небольшие
молекулы, такие как Т-РНК, ферменты могут осаждаться и отделяться от других
компонентов. Камера ультрацентрифуги выдерживается в высоком вакууме для
уменьшения трения, предотвращения нагрева и поддержания образца при температуре
0-4°С.

Во время центрифугирования
скорость оседания каждого компонента зависит от его размера и формы и
описывается в терминах коэффициента седиментации или единицы Сведберга, или
S-значения, где IS = 1 x 10 -13 сек.

Стандартная методика
фракционирования клеток включает в себя следующие методы [3]:

а) центрифугирование с дифференциальной
скоростью (осаждение со скоростью или зональное центрифугирование со
скоростью):

Это первый этап фракционирования
клеток, при котором различные субклеточные органеллы разделяются на основе
различий в их размерах. Гомогенат сначала фильтруют, чтобы удалить
неповрежденные сгустки клеток и собирают в центрифужную пробирку.
Отфильтрованный гомогенат при центрифугировании в ряд этапов с последовательно
увеличивающимися скоростями на каждом этапе дает гранулу и супернатант.

Супернатант каждой ступени удаляется
в свежую пробирку для центрифугирования. Например, при низкой скорости (600 гр.
за: 10 мин) ядерная фракция или гранула будет осаждаться при средней скорости
(15 000 гр. х 5 мин) митохондриальная фракция осаждается и при высокой скорости
(80 000 гр.х 5 мин).) осадок микросомальной фракции. Конечным супернатантом
является растворимая фракция или цитозоль.

Очистка органелл методом
центрифугирования по градиенту плотности

б) центрифугирование по градиенту
равновесной плотности (равновесное осаждение):

Фракции органелл (паллеты),
полученные при скоростном центрифугировании, очищают методом равновесного
градиентного центрифугирования плотности. В этом методе органеллы разделяются
по плотности, а не по размеру.

Нечистая фракция органелл
наслаивается поверх градиентного раствора, например раствора сахарозы или
раствора глицерина. Раствор более концентрирован (плотен) в нижней части
центрифужной трубки и постепенно уменьшается в концентрации к верхней части. В
пробирке при центрифугировании с высокой скоростью различные органеллы
мигрируют в равновесное положение, где их плотность равна плотности среды.
Мезельсон, Шталь и виноград (1957) использовали более плотный градиент хлорида
цезия для отделения тяжелой ДНК с 15н от ДНК с 14N предоставить доказательства полуконсервативной
репликации ДНК.

2. Механизм гомогенизации Патент Огюста Голена в 1899 году состоял из
3-поршневого насоса, в котором продукт под давлением продавливался через одну
или несколько волоскоподобных трубок. Было обнаружено, что размер образующихся
жировых шариков в 500-600 раз меньше, чем у трубок. С тех пор было получено
более 100 патентов, все они предназначены для получения частиц меньшего
среднего размера с затратой как можно меньшего количества энергии.
Гомогенизатор