FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB 2002 P 1 P 2 S o S,X S,X Frisst ápoldat CSTR “leerjedt” ferm entlé P-szivattyú f f V sejttömeg: i-edik szubsztrát: V dx dt V dx dt fx növekedés . V dS dt fS fS Y dx dt i i i xS növekedés i , / 0 1 D V f Higítási sebessé
BIM SB 200 2. FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ. sejttömeg: i-edik szubsztrát:. Higítási sebesség. BIM SB 200 2. m 3 /h. h -1. Higítási sebesség Dilution rate. m 3. FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ. h. Átlagos tartózkodási idő Mean residence time. BIM SB 200 2. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
P1 P2So
S,X
S,X
Friss tápoldat CSTR “leerjedt”fermentlé
P- szivattyú
f f
V
sejttömeg:
i-edik szubsztrát:
Vdx
dtV
dx
dtf x
növekedés
.
VdS
dtfS fS
Y
dx
dti
i ix S növekedési
,
/0
1
DV
f
Higítási sebesség
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
DV
f
m3/h
m3
h-1
tD
1 h Átlagos tartózkodási idő
Mean residence time
Higítási sebességDilution rate
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
dx
dtx Dx D x
S
K SD x
S
max
Állandósult állapotban 0=
dt
dS 0
dt
dx
dS
dtD S S
x
Y 0
DS
K S
D
DS
max
max
illetve S =KS
x Y S S Y SK D
DS
0 0 max
D S Sx
Y0
Egy limitáló szubsztrát esetében ( ha a MONOD modell érvényes):
μ=D
Az állandósult állapotSzükséges és elégségesfeltétele
KEMOSZTÁTKEMOSZTÁT
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002S x J, , S x,
D D
x x3
x2x1J=D .x
S
S03
S02
S01
S0
tg
DS
S KkritikusS
max max0
0
a kemosztát rendszer mindig szubsztrát limitben mûködik
KORLÁTOZOTTAN KIEGYENSÚLYOZOTT NÖVEKEDÉS(a hanyatló fázisnak felel meg!!!)
0 és t között a rendszerben tartózkodó anyaghányad
0-tól ideig a teljes anyagmennyiség kikerül a rendszerből
t és között a rendszerben tartózkodó anyaghányad
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Térfogatcserék hatása a folytonos kemosztát fermentációra (a tartózkodási idõ eloszlás értelmezése)
térfogatcsere 1-F* F**
Dt=0,2 h-1. 5 h =1 0,367 0,633
=0,2 h-1.10 h =2 0,135 0,865
=0,2 h-1.15 h =3 0,05 0,950
=0,2 h-1.20 h =4 0,015 0,985
*térfogatrész még nem cserélõdött ki**térfogatrész már eltávozott a rendszerbõl
1.10.0Y
X 2001
0,5
0 t (h)
0 1 2 3 4
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1-F
0,367
TÉRFOGATCSERÉK SZÁMA
t = 1/D
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Szakaszos fermentáció idődiagramja
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Szakaszos és folytonos rendszer összehasonlítása
t2 tm t0 t1
x0
xmax
ln x
t
Szakaszos fermentáció idődiagramja
t t t t t t tc m m l 0 1 2CIKLUSIDŐ
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
tx
xm 1
0max
maxlnJ
x
t
YSx
xt
szakaszosc
l
0
0
1
max
maxln
J Y Skemosztát max 0
maxl0
max
szakaszos
kemosztát μtx
xln
J
J
xmax/x0 5-100 ln(xmax /x0): 1,6 - 4,6. A tl 10-20 órát igényel, generációs idő 1-7 óra max: 0,1-0,6 tlmax > 1 (1-12).
Jkemosztát /J szakaszos
tg h tl=10 h tl=20 h
3 7 9
1,5 9 14
1,0 12 18
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Eltérések a kemosztáttól
x
D
x
D
x
D
x
D
x
D0,25DC DC
Y
Y
RNS
Y
1 2 3
C/energia limitációN,S limitáció Mg2+,K+,PO4
3-limitáció
4
komplex tápoldat-nemkemosztát falnövekedés
5
μm
Y1
Y1
DμDK
S
x
μxμ
m
Y
1
Y
1SSD
dt
dS
EGC
max
S0
EGC0
Nagy sebességgel képződőIntermedier termékek(Pyr,AcOH,...)
D0,25DC
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
x
D
x
D
x
D
x
D0,25DC DC
YRNS
Y
1 3
C/energia limitáció
x
D
Y
2
N,S limitációMg2+,K+,PO4
3-limitáció
4
komplex tápoldat-nemkemosztát falnövekedés
5
N-forrás, vagy a kénforrás a limitáló tényezőKisebb D-nél a C/en forrás feleslegben van:Tartaléktápanyagok szintézise(poliszaharidok,lipidek, β-OH-butirát)
N-tartalom,sejtszám
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
x
D0,25DC DC
Y
1
C/energia limitáció
x
D
Y
2
N,S limitáció
x
Dfalnövekedés
5x
D
4
komplex tápoldat-nemkemosztát
x
D
RNS
Y
3
Mg2+,K+,PO43-limitáció
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
x
Dfalnövekedés
5
Dx x x
D S S x x Yf
f x S
0 / /
Dx
xf
1
DC>μmax is elérhető!
x
D0,25DC DC
Y
C/energia forráslimitál
x
D
x
D
Y
RNS-tartalomRNS-tartalom
Y
N,S limitáció Mg2+, K+, PO43- limitáció
fenntartásfenntartás
ExtracellulárisExtracelluláristermékektermékek
N-tartalom,N-tartalom,sejtszámsejtszám
x
D
falnövekedés
x
D
komplex tápoldat, nem-kemosztát
x
x f
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Nem tökéletes keveredésNem tökéletes keveredés
bypass-
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Kemosztát tervezése
1.Szakaszos kinetika ismeretében: μmax, Y, KS D2.Szakaszos növekedési görbe (és deriváltja) ismeretében
dx/d
t
tg=max
x
dx/d
t
tg=max
x
A B
Választunk D-t, mi az elmenő?Választunk elmenőt, milyenLegyen a D?
DD
x
DD
x
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ
dx/
dt
tgα=μmax
xdx
/dt
tgα=μmax
α
x
A B
Választunk D-t, mi az elmenő? Választunk elmenőt, milyenLegyen a D?
DD
x
DD
x
FOLYTONOS FERMENTÁCIÓ BIM SB2002
Problémák
Térfogatkontrol levegőztetés, HABZÁS
MIRE JÓ A KEMOSZTÁT?
Előnyök: nagyobb produktivitás korl. kiegy. növ, st-st: azonos tenyészet