Program zajęć laboratoryjnych 2015/2016

Program zajęć laboratoryjnych 2015/2016

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ
Program zajęć laboratoryjnych z przedmiotu Techniki Rozdzielania Mieszanin
Biotechnologia semestr 6, studia I-go stopnia, rok ak. 2015/2016 – semestr letni
Prowadzą
Nr ćw. / Tematyka
Moduł A
Moduł B
1.1. Przygotowanie próbki / wsadu mieszanin wzorcowych / wyciągów
roślinnych / składników serwatki - techniką ekstrakcji do fazy stałej SPE – w
warunkach NP / RP – SPE;
1.2. Elucyjna chromatografia cienkowarstwowa (TLC) mieszanin
wzorcowych / wyciągów roślinnych / składników serwatki w warunkach :
normalnych układów faz ( NP-TLC) / odwróconych układów faz (RP-TLC)
z wizualizacją – VIS / 254 nm / 365 nm / wywoływania w oparach J2 / ninhydr.
1.3. Wysokosprawna chromatografia wykluczania (GPC/SEC) w warunkach:
lipofilowych - GPC/SEC – LIP / hydrofilowych - GPC/SEC – HYDR
mieszanin wzorcowych / wyciągów roślinnych / składników serwatki;
2 . Wysokosprawna elucyjna kolumnowa chromatografia cieczowa \- HPLC NP / RP / HILIC - UV-VIS-DAD / RID
2.1. – Test kolumny RP-HPLC w skali modelowej, z uwzględnieniem
określenia dyspersji „kolumnowej” / „poza-kolumnowej d detekcją ;
- Rozdzielanie składników serwatki / serwatki w warunkach z elucją
izokratyczną gradientową w odwróconych układach faz - HPLC-RP -UVVIS-DAD / RID;
2.2.– Test kolumny HILIC - HPLC w skali modelowej, z uwzględnieniem
określenia dyspersji „kolumnowej” / „poza-kolumnowej”:
- Rozdzielanie / składników serwatki / serwatki z elucją izokratyczną /
gradientową w warunkach HPLC-HILIC-UV-VIS-DAD/ RID w skali
modelowej;
2.3.– Test kolumny NP – HPLC w skali modelowej, z uwzględnieniem
określenia tzw. dyspersji „kolumnowej” / „poza-kolumnowej”;
- Rozdzielanie metabolitów roślinnych w warunkach elucji izokratycznej w
normalnych układach faz w skali modelowej - NP-HPL-UV-VIS-DAD/RID - z
przepływem zwrotnym eluentu – EBF;
Kolumny: NP: SiO2-60/100, DIOL 100, NH2 - 100, CN -100. RP: C8 C8-SB,
C18-100, 300SW, Phenyl-100, CN-100; HILIC: NH2 - 100 / 300, CN-100,
DIOL 100/1000, SiO2 - 100 / 250, ZrO2-DIOL - GF250, ZIC-HILIC;
3. Wysokosprawna elucyjna kolumnowa chromatografia cieczowa - HPLC – w
warunkach wymiany jonowej (IExch) – anionowymienna (SAX – SB) /
kationowymienna (SCX – SA) / wykluczania jonowego (IExcl) oraz w
warunkach oddziaływań hydrofobowych (HIC)
MK/RŁ/MGl
MK/RŁ/MGl
SPE – NP – elucyjne
rozdzielanie frakcyjne
ekstraktu roślinnego /
oleju odpadowego, …
TLC - NP – elucyjne
rozdziel.: o, m, p- nitro-…
/ składników ekstraktu
roślinnego / grup
składników oleju
odpadowego / …
TEST KOL RP "parabeny" - dla
minimum dwóch
prędkości przepływu
eluentu, z określeniem
dyspersji wewnątrzkolumnowej pozakolumnowej w funkcji w/u
.
Grad-HPLC- RP- UVVIS-DAD / RID rozdzielanie składników
serwatki / serwatki w
warunkach z elucją
izokratyczną gradientową
MK/RŁ/MGl
TEST KOL. I Exch
SCX/SAX - kationy /
aniony - aminy / alkanoloaminy / aminokwasy
Politechnika Gdańska 2016
SPE – RP – elucyjne
rozdzielanie frakcyjne
hydrolizatu / ekstraktu
roślinnego / składników
serwatki, …
TLC–RP – elucyjne
rozdzielanie parabenów
/ składników. ekstraktu
roślinnego / grup skład.
oleju odpadowego, ….
TEST KOL HILIC mono + di-cukry - dla
min. dwóch prędkości
przepływu eluentu, z
określeniem dyspersji
wewnątrz-kolumnowej
poza-kolumnowej w f.
w/u
Grad-HPLC - HILICUV-VIS-DAD / RID rozdzielanie składników
serwatki / serwatki w
warunkach z elucją
izokratyczną
gradientową
TEST KOL. IExcl -SH
- cukry / kwasy /
alkohole
Moduł C
Uwagi
GPC/SEC – LIPOF.
rozdzielanie wąskodyspersyjnych frakcji
polistyrenu / ekstraktu
roślinnego / oleju
odpadowego, …
GPC/SEC – HYDR.
rozdzielanie wzorców
składników serwatki
oraz serwatki
TEST KOL NP barwniki / "nitroaniliny" - dla min.
dwóch prędkości
przepływu eluentu, z
określeniem dyspersji
wewnątrz-kolumnowej
poza-kolumnowej w
funkcji w /u .
Poznanie zasad
stosowani SPE / TLC, w
tym, różnych technik
wizualizacji plamek,
obliczania parametrów
retencji i selektywności;
Zasady stosowania
GPC-SEC, kalibracji w
zakresie M cz.z zastosow.
GPC/SEC – LIP/HYDR
Izokr-HPLC NP/EBF- UV-VISDAD / RID –
elucyjne rozdzielanie
skł. ekstr. roślinn. w
warunkach elucji
izokratycznej z
przepływem zwrotnym
eluentu w kolumnie, w
skali modelowej
TEST KOL. HIC CN / C2 / PHENYL
parabeny
W warunkach
izokratycznych w
przypadku rozdzielania
mieszaniny pochodzenia
„naturalnego”- zawsze
elucja zwrotna eluentu w
kolumnie (EBF);
Zbieranie frakcji w
warunkach elucji
zwrotnej - jeśli jest pik;
Każda podgrupa stosuje
inną kolumnę lub/i
rozdziela inną
mieszaninę - bez / z
dodatkiem wzorców
głównych składników
mieszaniny
Bez określania dyspersji
poza-kolumnowej
3.1. Izokratyczna / gradientowa elucyjna kolumnowa wysokosprawna
chromatografia jonowymienna w skali modelowej - IExch - SCX (SA) / SAX
(SB) - HPLC;
3.3. Izokratyczna kolumnowa wysokosprawna chromatografia wykluczania
jonowego w skali semi-preparatywnej - IExcl - HPLC;
3.2.Wysokosprawna kolumnowa chromatografia oddziaływań hydrofobowych
HIC – HPLC w skali modelowej.
4.1. Wypełnianie kolumn preparatywnych / modelowych technikami "na
mokro"/"na sucho”;
4.2. Testowanie sprawności oraz profilu przepływu w przekroju poprzecznym
wypełnienia przygotowanych kolumn;
4.3. Stosowanie przygotowanych kolumn HPLC / MPLC do rozdzielania
mieszanin modelowych w warunkach braku przeładowania oraz przeładowania
stężeniowego / objętościowego - do pre-oczyszczania/rozdzielania, z kolekcją fr.
5. Badanie składu / czystości frakcji eluatu / produktów rozdzielania
odzyskanego eluentu
5.1. Kontrola w skali analitycznej HPLC / TLC – RP/NP składu / czystości
frakcji eluatu zebranych podczas ćwiczenia nr 4. ;
5.2. Odparowywanie próżniowe eluentu - zatężanie frakcji eluatu otrzymanych
podczas ćwiczenia nr 4 ; Krystalizacja produktów rozdzielania; Odzyskiwanie
organicznych składników eluentu;
5.3. Kontrola składu / czystości odzyskanych składników eluentu z
wykorzystaniem kapilarnej chromatografii gazowej CGC – FID
6. Rozdzielanie technikami elektromigracyjnymi /
elektrochromatograficznymi :
6.1. elektroforezy żelowej (GE);
6.2. elektroforezy kapilarnej (CE)
6.3. elektroforezy bibułowej (PE)
- składników serwatki / serwatki mleka
- składników osocza / osocza krwi zwierzęcej
- składników brzeczek fermentacyjnych
7. Wzbogacanie / oczyszczanie / rozdzielanie składników mleka / składników
serwatki / serwatki / homogenizatów / osocza / krwi / hydrolizatów / brzeczek
fermentacyjnych, techniką:
7.1. Membran stałych – dializy (D / nano-filtracji (NF) / odwróconej osmozy
RO / ultrafiltracji (UF) ;
7.2. Ekstrakcji „zmodyfikowaną” / „klasyczną” metodyką Soxleta
7.3. Wirowania – bez / po homogenizacji
MK/RŁ/MGl
MK/RŁ/MGl
Rozdzielanie
składników serwatki /
serwatki w warunkach
IExcl - SH
Wyp. - techniką
zasysania na mokro - RP /
NP 15-25 um
Wyp. - techniką
udarową na sucho RP /
NP 25-40 um
TEST - parabeny /
nitroaniliny / barwniki
TEST parabeny /
nitroaniliny, barwniki
PLC- rozdz., kol.
Frakcji
Wyp. – techn.
zawiesinową wysokociśnieniową RP / NP /
HILIC – 3/5/10 um
TEST - parabeny /
nitroaniliny, barwniki
M-HPLC/SP-HPLC
rozdz., kol. frakcji
Analityczna kontrola
składu i czystości frakcji
eluatu / odzyskanego
eluentu / produktu
rozdzielania / produktu
farmaceutycznego, z
wykorzystaniem HPLC /
TLC / CGC
Analityczna kontrola
składu i czystości frakcji
/ odzyskanego eluentu /
produktu rozdzielania /
produktu
farmaceutycznego, z
wykorzystaniem HPLC
/ TLC / CGC
Analityczna kontrola
składu i czystości
frakcji / odzyskanego
eluentu / produktu
rozdzielania/produktu
farmaceutycznego, z
wykorzystaniem
HPLC / TLC / CGC
Każda podgrupa bada
inny „materiał” / stosuje
inną technikę
rozdzielania w skali
analitycznej /inne
warunki rozdzielania /
oznaczania
Elektroforeza żelowa
(GE)
- składników serwatki /
serwatki mleka
- składników osocza /
osocza krwi zwierzęcej
- składników brzeczek
fermentacyjnych
Elektroforeza
kapilarna (CE)
- składników serwatki /
serwatki mleka
- składników osocza /
osocza krwi zwierzęcej
- składników brzeczek
fermentacyjnych
Elektroforeza
bibułowa (PE)
- składników serwatki
/ serwatki
- składników osocza /
osocza krwi
- składników brzeczek
fermentacyjnych
Ćwiczenie możliwe do
wprowadzenia po
zmianie programu z:
2W(E)/1L, na 2W(E)/2L
Techniki membran
stałych - dializa (D /
nano-filtracja (NF) /
odwrócona osmoza RO /
ultrafiltracja (UF) ;
Techniki / ekstrakcji metodą Soxleta /
„zmodyfikowaną” /
„klasyczną”
Homogenizacja /
rozdzielanie /
wzbogacanie na
drodze wirowania
- zawiesin / emulsji
Ćwiczenie możliwe do
wprowadzenia po
zmianie programu z:
2W(E)/1L, na 2W(E)/2L
PLC- rozdz., kol. frakcji
MK/RŁ/MGl
MK/RŁ/MGl
MK/RŁ/MGl
Rozdzielanie
składników serwatki /
serwatki w warunkach
HIC
W warunkach
izokratycznych - zawsze z
przepływem zwrotnym
eluentu w kolumnie
(EBF)
Rozdzielanie składników
serwatki / serwatki w
warunkach IExch - SCX
(SA) / SAX (SB)
PROWADZĄCY : MK- prof. dr hab. inż. Marian Kamiński, RŁ – dr Rafał Łukajtis, M Gl – mgr inż. Marta Glinka
Poszczególne pod-grupy / grupy laboratoryjne będą wykonywały różne zadania określone w sposób szczegółowy przez prowadzącego.
Politechnika Gdańska 2016
Celem jest poznanie
zasad i metod
przygotowania i
regeneracji / kolumn
modelowych /
preparatywnych we
własnym zakresie
Wymagania do "wejściówek" + opisy wykonania ćwiczeń + wskzówki do zakresu merytorycznego sprawozdań - w instrukcjach do poszczególnych ćwiczeń
– Strona Domowa Katedry inżynierii Chemicznej i Procesowej - http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Inzynieria/index.php/pl/mat/bt/trm
Literatura podstawowa
– przedmiot „Techniki Rozdzielania Mieszanin” *
http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Inzynieria/index.php/pl/mat/bt/trm,
** M.Kamiński (ed.) „ Chromatografia Cieczowa”, CEEAM, Gdańsk, 2004,
*** R. Rautenbach, “Procesy membranowe”, WNT, W-wa, wyd. 1996,
**** J. Cazes (ed) „Encyclopedia of Chromatography”, Marcel Dekker, New York, 2001.
Literatura dodatkowa
– dotyczy poszczególnych technik rozdzielania oraz zasad inżynierii procesowej, wykorzystywanych w technice i technologii rozdzielania
1) Z. Witkiewicz, “Podstawy chromatografii”, WNT-W-wa, wyd. 1992, 2000, a szczególnie: 2005;
2) M. Berek, M. Dressler, M. Kubin, K. Marcinka, „Chromatografia żelowa“, PWN, W-wa, 1989;
3) K. Hostettman, A. Morston, „ Preparative Chromatography Techniques Applications”, Springer Verlag, 1998;
4) O. Mikes, “ HPLC of Biopolimers ond Biooligomers” Elsevier, Amsterdam, 1988;
5) J. Weiss, “Handbook of ion chromatography” vol 1,2, Wiley-VCH 2004;
6) A.S. Grandison (ed), M.J. Lewis (ed), „Separation processes in the Food and Biotechnology Industries” – Principlea and Applications, Woodhead Publ. Ltd, Cambridge
England;
7) R. Ven (ed), “Encyclopedia of Separation Technology”, vol. 1 i 2, J. Wiley, 19997;
8) M. Serwiński, Operacje jednostkowe w inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa, dowolne wydanie, (podręcznik zawiera zasady ogólne i najważniejsze pojęcia dotyczące
inżynierii technik rozdzielania);
9) A. Selecki., L. Gradoń „Podstawowe procesy przemysłu chemicznego”, WNT Wa-wa 1985.;
10) A. Selecki, „Inżynieria chemiczna - Rozdzielanie mieszanin - Metody niekonwencjonalne”, WNT Wa-wa, 1972.;
11) A. Selecki, R. Gawroński, „Inżynieria chemiczna. Podstawy projektowania wybranych procesów rozdzielania mieszanin”, WNT 1992.,
12) J. Bandrowski, L. Troniewski, „Destylacja i rektyfikacja”, Skrypt Politechniki Śląskiej. Gliwice 1996.;
13) M. Kamiński, „Problemy stosowania kolumnowej chromatografii cieczowej jako metody otrzymywania substancji - Dobór optymalnych warunków separacji oraz
optymalizacja aparatury do preparatywnej i procesowej chromatografii cieczowej”, Rozprawa habilitacyjna, Politechnika Gdańska. Gdańsk 1991.
Politechnika Gdańska 2016