1 / 24

NAČINI VODENJA BIOPROCESOV

NAČINI VODENJA BIOPROCESOV. Šaržni proces Šaržni proces z dohranjevanjem Kontinuirni proces Kontinuirni proces z reciklom. Šaržni proces. Rast celic Poraba substrata Produ k t. Nestrukturni, nesegregirani modeli. Slabosti:

elvis
Download Presentation

NAČINI VODENJA BIOPROCESOV

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. NAČINI VODENJA BIOPROCESOV Šaržni proces Šaržni proces z dohranjevanjem Kontinuirni proces Kontinuirni proces z reciklom

  2. Šaržni proces • Rast celic • Poraba substrata • Produkt

  3. Nestrukturni, nesegregirani modeli • Slabosti: • Ne upoštevajo in ne prepoznavajo poznavanja celičnega metabolizma in regulacije • Ne vključujejo lag faze • Ne dajej vpogleda v variable, ki vplivajo na rast • Predpostavljajo „črno skrinjo“ oz angl.„black box“ • Predpostavljajo, da so za dinamičen odzivcelicključni notranji procesi, ki imajo časovni zamik v redu velikosti odzivnega časa • Za večino procesov se predpostavlja, da so prehitri(psevdo stacionarno stanje) ali prepočasni, da bi vplivali na opazovan odziv

  4. Nestrukturni nesegregirani modeli rasti biomase • Model z inhibitorji rasti • Inhibicija s substratom – nekompetitivna • Inhibicija s substratom - kompetitivna Če je KI »KS:

  5. Modeli z inhibicijo rasti • Inhibicija s produktom Nekompetitivna inhibicija sproduktom Kompetitivna inhibicija sproduktom

  6. Modeli z inhibicijo rasti • Inhibicija s strupenimi (toksičnimi) snovmi –kinetika kot pri encmih Nekompetitivna Kompetitivna AkompetitivnaZ upoštevanjem celične smrti

  7. Rast nitastih organizmov • Model – ni omejitev s prenosom snovi R - radijflokule celic,peletaalikolonije Hitrost rasti biomase (M) lahko zapišemo kot: Kjer je: )3

  8. Filamentozni organizmi • Po integraciji dobimo: • M0je ponavadi zelo majhen, zato: • Model potrjujejo eksperimentalni podatki.

  9. Šaržni proces z dohranjevanjem =  X V = F SV + rs V = rp V

  10. Kontinuirni bioproces

  11. Tipi kontinuirnih obratovanj Glede na metodo nadzora: Kemostat- reguliran na osnovi nadzorakoncentracije limitnegahranila Turbidostat - reguliran na osnovi nadzorabiomasez uporabooptičnegostote (fotoelektrična celica) Biostat - reguliran na osnovi sistema za nadzorbiomase, ki ne temelji na optični gostoti (npr. proizvodnja CO2)

  12. Uporaba kontinuirnih procesov • Industrija • Biološke čistilne naprave • Proizvodnja „single-cell“ proteinov • Kontinuirna proizvodnja piva • Kontinuirna proizvodnjaamino kislin • Kontinuirna proizvodnja organskihkislin • Kontinuirna proizvodnja etanola

  13. Uporaba kontinuirnih procesov • Raziskave • Fiziološke in biokemijske študije za nadzor hitrosti rasti Vpliv dejavnikov okolja/ procesnih parametrov na rast in tvorbo produkta Indukcija, represija, hitrost rasti, vpliv temperature, pH itd. • Mikrobna ekologija Izbor populacij, ki rastejo počasi Interakcije žrtev-plenilec Kompetitivnost (npr. plasmidi+/-) • Kinetične študije Izračun rastnih konstant, podatki o fermentacijah

  14. Snovne bilance – kontinuirni proces • zabiomaso (X): • zasubstrat (S): • zaprodukt (P):

  15. Kemostat • Stacionarno stanje • Biomasa: • Substrat:

  16. Kemostat – tvorba produkta Če je PF =0

  17. Uporaba kontinuirnih procesov ...maksimalni izkoristek X/S Če ni tvorbe produkta + stacionarno stanje:

  18. Uporaba kontinuirnih procesov

  19. FR, XR F, X2 F, X0 V, X1 F+FR, X1 Kemostat z reciklom celic F – pretok napajalne raztopine V – volumen reaktorja X1– koncentracija biomase vreaktorju X2 - koncentracija biomase viztoku XR - koncentracija biomase v reciklu FR – pretok recikla

  20. FR, XR F, X2 F, X0 V, X1 F+FR, X1 Kemostat z reciklom celic Snovna bilanca za biomaso: F X0 + FR XR - (F+ FR) X1 + VmX1 = V

  21. Definicije a = FR/F C = XR /X1 Izpeljava F + FR = (1 + a)F FRXRčlen FR = Fa XR = CX1 FRXR = aCFX1 Kemostat z reciklom celic F X0 + FR XR - (F+ FR) X1 + VmX1 = V F X0 + aCFX1- (1 + a)F X1 + VmX1 = V

  22. Kemostat z reciklom celic • Predpostavke • Stacionarno stanje:= 0 • Sterilni vtok:X0 = 0 (aC - 1 -a)F + Vm = 0 Če jeD = F/V, veljaza recikel: m = D(1+ a(1 -C)) če jeC > 1 (konc. celic), potem jea(1 - C) < 0 in je m< D Kemostat z reciklom lahko deluje pri D  max

  23. Bilanca za substrat- Recikel • V stacionarnem stanju in menjavi D zam:

  24. Bilanca za substrat- Recikel • Upoštevamo kinetiko Monoda

More Related