Index of /oktatas/konyvek/abet/bioreakt-MSc/Bioreaktorok2014

FERMENTÁCIÓS GYAKORLAT

1. Rátáplálásos szakaszos pékélesztõ fermentáció tanulmányozása.

2. Szakaszos fermentáció kinetikai értékelése

3. Rátáplálásos szakaszos pékélesztõ fermentáció tanulmányozása.

Kontroll stratégia: kis cukor cc., c_krit feletti oldott oxigén

Overflow metabolizmus, (bottleneck)

S(glükóz) g/l 0,2

q

μ

q

S

q

q

q

q ^(g/gh)

0,1

A légzési kapacitás telítődése

C

t

? Ha S 0 S

Setpoint=alapjel

Feladat: fed batch

Követés: OD (1 óránként), sz.a.2 (óránként+2), Beadandó:A berendezés elvi kapcsolási vázlata

1.Mérési adatok: a fermentáció "képe", azaz a mért jellemzõk az idõ függvényében.

2.Kalibráció a (sejtszám), optikai denzitás és szárazanyag tartalom között.

3.A fermentáció valamely idõpontjá(i)ban a fajlagos növekedési sebesség értéke(i). (és μ –t görbe, ha meg lehet rajzolni)

4.Példaregisztrátum (magyarázattal és ábrákkal) az oxigén-szint szabályozási görbékbõl.

5.Anyagmérleg a teljes fermentációra, a kezdeti és leállási állapotok figyelembevételével.

6.Felhasznált cukorra számított eredõ sejthozam.

7.A fermentáció eredõ sztöchiometriai egyenlete. Ennek számításához vegyük állandónak a gyakorlatvezetõ által megadott feltételezett

sejtösszetételt.

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

A modell illesztése a kísérleti adatokhoz Különböző linearizálásos módszerek : L- B...

? μ

dt μ ds

dt dx

S

? ?

Igény: egy, folytonosan deriválható fgv/görbe írja le, még ha nincs is fizikai/biológiai értelme

grafikus deriválás tükrös módszer Δx/ Δt

4. Szakaszos fermentáció kinetikai érétkelése

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

dt r_x  dx

x r(ξ)

  ^x

dt r

r

 dx 

     

     

x

. x ξ Θ x ξ

dx ξ r d 2 ξ 1

x dx .

ξ ξ dr

r

r       

     

     

^{. ξ}

^{Θ ξ}

dx ξ r d 2 ξ 1

dx . ξ ξ dr

r

0       

   

dx dr dx

x dr dx

dr   

2 2 2

dx x r d 2 x 1

dx r dr

0   

AUTONOM rendszer

SORFEJTÉS TETSZŐLEGES HELYEN SORFEJTÉS TETSZŐLEGES HELYEN

X=0-nál r(0)=0

Tetszőleges helyen vettük fe, akárhol, azaz x-nél is igaz:

Tetszőleges helyen vettük fe, akárhol, azaz x-nél is igaz:

írható

írható .2

:x

ξ

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

 ^{1 βx} 

μx β x

μβx 1 dt

r

dx   



 



 





Oldjuk meg!

 







t

0

μdt

0 0

x e β x 1 1

β 1

x  

^{β x}

β t 1

x

lim

 

VERHULST-PEARL

logisztikus

diffegyenlet

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

 ^{x x} 

x x μ 1 dt

r dx

max

x

  

Oldjuk meg!

  ^μt

x exp x 1 x

x x

0

0 max





 Logisztikus egyenlet

Mit ír le? Exponenciális Hanyatló fázis

Logisztikus

diffegyenlet

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

Edwards-Wilke

Edwards-Wilke μ változik az időben

  ^{t  a }

^{ a}

^{ t  a }

^t

^{ ...  a }

^t



 ^a

^a

^t

^a

^t

^{.... a}

^t



exp 1

x x









 

  ^μt

x exp x 1 x

x x

0

0 max







Oldjuk meg!

Általánosított logisztikus egyenlet

(1968)

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

 ^a

^a

^t

^a

^t

^{.... a}

^t



exp 1

x x









 

Tulajdonságai: folytonos n= 1, 3, 5

a

>0

a

0 x,P S





0

x x

Y S 1

S dS Y

dx     



 



  



x

Y S 1

S Y x

  



 



 



 S

Y S x

x t Y dt μ

dS

max

állandó dt

dx Y

1 dt dP Y

1 ha

dt dP Y

1 dt

dx Y

1 dt

dP P S dt

dx x S dt

dS

x P

P x





 

 



 



Az ÁLE alkalmazása a szubsztrátra és termékre

Hogyan határozzuk meg a modellek állandóit

FELADAT: illesztés x-t, s-t, p-t

sebességek r_i – t fajlagos sebességek μ_i - t L-B, (Hanes, Eadie-Hofstee)

μ _max, K_S

Luedeking-Piret