Білет № 10

1. Будова та амінокислотний склад білків.

2. Способи розділення неоднорідних систем (осадження, гравітаційне осадження, в полі відцентрових сил): характеристика, рушійна сила.

3. Особливості асептичного фасування.

1. Будова та амінокислотний склад білків.

По своєму хімічному складу білки — високомолекулярні
природні полімери, побудовані із залишків амінокислот,
сполучених амідним (пептидним) зв'язком. Амінокислотний склад
білків неоднаковий і є важливою характеристикою кожного білка.
Білки можуть різнитися довжиною поліпептидного ланцюга,
числом кожної з 20-ти амінокислот, присутніх у полімерному
ланцюзі, та порядком їх чередування. Число ймовірних
амінокислотних послідовностей практично невичерпне. Із 20-ти
амінокислот, що містять N амінокислотних залишків, можливо побудувати 20^Nрізних пептидів.

α-Амінокислоти, які виконують роль структурних елементів
білків відрізняються одна від одної будовою бічних груп (бічних
ланцюгів), позначених R. До складу білків входять, як правило,
амінокислоти в L-конфігурації.

α-Амінокислоти в білках ковалентно з'єднані між собою
пептидними зв'язками, утвореними карбоксильною групою однієї
амінокислоти і а-аміногрупою іншої:

Білкова молекула може складатися з одного або кількох
поліпептидних ланцюгів, що містять від 2—3 десятків до декількох
сотень амінокислотних залишків кожен. Якщо кількість амінокислотних фрагментів не перевищує сто, то утворений полімер
називається пептидом. За розміром молекули і своїми
властивостями пептиди стоять між високомолекулярними білками і
амінокислотами. Найбільш поширені лінійні пептиди, проте відомі
також циклічні пептиди, молекули яких можуть мати різні розміри. Залежно від характеру бічних ланцюгів амінокислоти
підрозділяються на дві групи:

1) амінокислоти з неполярними
(гідрофобними) аліфатичними або ароматичними R-групами;

2) амінокислоти з полярними (гідрофільними) R-групами.

Розрізняють чотири рівня організації білкових молекул —
первинну та вторинну, третинну і четвертинну структури.
Послідовність амінокислотних залишків у поліпептидного ланцюга
називаєтьсяпервинною структурою. У основі утворення первинної
структури лежить пептидний зв’язок, що являє собою міцний
ковалентний зв'язок, який руйнується тільки за жорсткої хімічної
або фізичної дії, наприклад при кип'ятінні в сильно кислому або
лужному середовищі, під дією протеолітичних ферментів.

Термін вторинна структура відноситься до типу укладання
поліпептидних ланцюгів. Найпоширеніші типи: права α-спіраль і
β-структура або складчастий лист (рис. 1.2). Утворення вторинної структури обумовлено планарністю пептидного зв'язку і створенням водневого зв'язку (між атомами водню одного ланцюга та кисню
іншого або того ж самого ланцюга). Завдяки великій кількості
водневих зв’язків поліпептидні ланцюги білкових молекул
закручуються у спіраль, що енергетично вигідніше за ланцюг.
Сульфідні зв'язки та деякі амінокислотні залишки заважають
утворенню спіралі. Так, у місці розміщення залишку амінокислоти
пролін утворюється згин або петля. Таким чином, первинна структура (амінокислотний склад) визначає вторинну структуру
білка.

Під третинною структуроюбілка розуміється
розташування його поліпептидного ланцюга в просторі (глобулярна
або фібрилярна структури). Для багатьох білків третинна структура
еквівалентна повної просторової структурі. Кожен білок має свою
унікальну просторову структуру.

Термін четвертина структуравикористовується до
білків, які складаються з кількох поліпептидних ланцюгів
(субодиниць), не пов'язаних між собою ковалентно, така структура
відображає характер взаємного розташування цих субодиниць в просторі.

2. Способи розділення неоднорідних систем (осадження, гравітаційне осадження, в полі відцентрових сил): характеристика, рушійна сила.

Осадження– процес розділення неоднорідних систем, при якому завислі в рідині або газі тверді або рідинні частинки дисперсної фази відокремлюють від суцільної фази.

Рушійна сила процесу осадження- різниця густин дисперсної фази та дисперсійного середовища, різниця відцентрових сил, що дають на ці елементи системи, або різниця у реакціях елементів системи на електричне поле. Відповідно розрізняють: гравітаційне відстоювання, циклонне і відстійне центрифугування, електрочистку.

Розрізняють:

• власне осадження, коли дисперсна фаза (частинки) рухається відносно дисперсійної фази (середовища) вниз ρ_ч›ρ_с;

• відстоювання, коли дисперсна фаза спливає ρ_ч‹ρ_с.

Методи прискорення гравітаційного осадження.

• Підігрівання суспензії або емульсії (недоліки – додаткові витрати енергії, температура підігрівання обмежується властивостями продуктів);

• Запровадження так званих тонкошарових відстійників;

• Використання флокулянтів та коагулянтів (желатин, пектин, бектоніт, електроліти);

• Обережне перемішування середовища, в результаті руйнуються пухкі пластівці, які осаджуються дуже повільно. Перемішування також сприяє виникненню флоккул;

• Іноді використовують дію ультразвуку.

Класифікація апаратів (відстійників) для розділення дисперсних систем під дією гравітаційного поля:

За способом дії	Періодичної дії
	Безперервної дії
	Напівперіодичної дії
За конструкцією	Одноярусні
	Двоярусні
	Багатоярусні
	Тонкошарові
	Електроосаджувачі
	Із завислим шаром осаду та електрообробкою середовища
	З плоскими поверхнями осадження
	З конічними поверхнями осадження

Один із засобів розділення суспензій – флотація. Під час пінної флотації суспензія насичується газовими бульбашками, які мають схильність злипатися з дисперсними частинками. Спливаючи, бульбашки виносять на поверхню суспензії частинки, утворюючи шар піни, збагаченої твердою фазою. В той же час гідрофільні частинки (які добре змочуються водою), не прилипають до бульбашок газу і осідають на дно апарата, звідки і видаляються.Флотатори –апарати, в яких здійснюється процес флотації. Використовують, наприклад, для вилучення жиру і суспензованих частинок із стічних вод м'ясопереробних підприємств, для освітлення фруктових соків.

Для диспергування газу використовують спеціальні пристрої, наприклад, дрібнопористу перегородку. Існують електрофлотатори, в яких рідка фаза піддається електролізу. При цьому на електродах утворюється бульбашки водню і кисню, які є фактором флотації.

Проектуючи відстойники або вибираючи режим їх роботи, необхідно зважати на багатоваріантність процесу. Критерієм оцінки ефективності процесу можуть бути ступінь очищення дисперсної системи від диспергованих частинок, вміст дисперсної фази в осаді або в піні під час флотації, економічність процесу і т.ін. Досягти бажаної ефективності процесу можна шляхом зміни розмірів відстойників або його елементів, температури середовища, часу перебування середовища у відстойнику та інших умов осадження. Вибір оптимального варіанта можливий завдяки аналізу всіх можливих варіантів за допомогою ЕОМ.

Суть та призначення процесу поділу у полі відцентрових сил

Центрифугування– процес розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил. Цей процес призначений для інтенсифікації поділу пилу, суспензій і емульсій. При цьому використовується два технічних прийоми:

• центрифугування або сепарування (потік рідини або газу надходить в апарат, який обертається);

• циклонний процес (потік обертається у нерухомому апараті).

Їм відповідають апарати: центрифуги, сепаратори і циклони.

Центрифуги в основному призначені для розділення грубодисперсних суспензій. Вони розділяються на фільтруючі (будуть вивчатися у наступній темі) і відстійні (або осаджувальні).

Відстійні центрифуги застосовують для розділення суспензій, що погано фільтруються, для освітлення суспензій малої концентрації, а також для класифікації суспензій за величиною частинок.

У харчовій промисловості центрифуги типу НОГШ застосовують для відокремлення жиру і води від вишкварки на м’ясопереробних підприємствах, для виділення крохмалю з крохмального молока тощо.

Класифікація відстійних центрифуг:

За способом вивантаження осаду	З ручним вивантаженням
	З шнековим вивантаженням
	З вивантаженням ножами і скребачками
	З вивантаженням пульсуючими поршнями
	З вивантаженням під дією сил тяжіння і відцентрових сил
За розташуванням вала і барабана	Горизонтальні
	Вертикальні
За фактором розділення Ф (по інтенсивності відцентрового поля)	Нормальні (Ф < 3000)
	Надцентрифуги (Ф > 3000 )
За режимом роботи	Періодичної дії
	Напівперіодичної дії
	Безперервної дії

Сепараторивідносяться до групи осаджувальних центрифуг. Вони призначені для розділення рідких сумішей за питомою вагою. У харчових виробництвах найбільше розповсюдження вони знайшли у молочній промисловості для виділення вершків з молока, його нормалізації і т. ін.

Ці машини застосовуються також для розділення або згущення суспензій, дисперсною фазою яких є тверді частинки: зернинки крохмалю, дріжджі, частинки білкової каламуті і т.ін.

У м’ясній промисловості сепаратори застосовуються на різних стадіях технологічного процесу для очищення, зневоднення і вибілювання тваринних жирів. У рибній промисловості - для виділення жиру з бульйонів, з печінки тріски, освітлення медичного рибного жиру. У дріжджової промисловосі - для розділення дріжджового сусла. У крохмало-паточній промисловості - для освітлення глюкозного і паточного сиропів, відділення дрібної мезги і т.ін. У промисловості безалкогольних напоїв використовуються для освітлення фруктових соків і т. ін.

Основним вузлом сепараторів є ротор, за типом якого промислові сепаратори розподіляються на:

• тарілчасті(укомплектовані набором конічних тарілок);

• камерні(обладнані комплектом концентричних циліндричних вставок).

Деяких з недоліків, притаманних центрифугам і сепараторам, позбавлені циклони і гідроциклони - апарати, що використовують відцентрову силу для розділення газових і рідких неоднорідних систем, але вони не мають рухомих елементів і тому простіші за конструкцією. Конструктивно циклони і гідроциклони дуже схожі. Циклони служать для розділення газових, а гідроциклони - рідких систем.

Ефективність циклонного процесу збільшується шляхом підвищення швидкості газового потоку або зменшення радіуса циклона.

Принцип дії та будова гідроциклонів - апаратів для розділення рідких неоднорідних систем - аналогічні циклонам. Одна з переваг гідроциклонів - безперервне виведення фракцій, на які розділяється вихідна система. Гідроциклони використовуються для осадження крохмалю з крохмальної суспензії у крохмало-патоковому і спиртовому виробництвах, для очищення стічних вод і т.ін.