Design mechanicky míchaných bioreaktorů a využití jejich řídícího software při aerobních kultivacích mikrobiálních buněk

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22330%2F18%3A43915819" target="_blank" >RIV/60461373:22330/18:43915819 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/60461373:22340/18:43915819

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Design mechanicky míchaných bioreaktorů a využití jejich řídícího software při aerobních kultivacích mikrobiálních buněk

Popis výsledku v původním jazyce

: V této kapitole jsou prezentovány dva příklady aplikace různých možností řízení fermentačních procesů. V prvním případě je použit laboratorní bioreaktor Labfors 5 (Infors HT, Švýcarsko) s řídící jednotkou s dotykovým displejem a novým softwarem eve. Bioreaktor byl osazen senzory k měření teploty, frekvence otáčení míchadla, pH, k monitorování a regulaci hladiny rozpuštěného kyslíku v médiu, k monitorování koncentrace O2 a CO2 v odplynech a k měření turbidity. Je uvedeno blokové schéma řídicího systému SCADA software eve. Řídicí systém bioreaktoru je založen na principu sekvenčního logického řízení. Mikroorganismem používaným k produkci rekombinantních proteinů byla kvasinka Pichia pastoris, která byla geneticky upravena. Jsou ukázány jednotlivé fáze procesu a jejich řízení. Fáze 1 představuje vsádkový růst na glycerolu bez tvorby rekombinantního proteinu, fáze 2 znázorňuje řízené přítokování glycerolu a při dosažení určité koncentrace kvasinek nastává řízené dávkování metanolu (fáze 3) indukujícího expresi genů odpovědných za tvorbu rekombinantního proteinu. V druhém případě je použitým mikroorganismem kvasinka Saccharomyces cerevisiae (pekařské droždí), která za určitých podmínek vytváří větší množství ergosterolu – provitaminu D2. Matematický model byl vytvořen jednak z velkého množství provozních a doplňkových laboratorních dat a byl založen na hmotnostních bilancích pro ideálně míchaný a aerovaný fed-batch (přítokovaný) bioreaktor. Matematický model byl použit pro řízení přítoků média připraveného z melasy. Řízení probíhalo ve dvou fázích podle předpokládané měrné růstové rychlosti. Řídicí systém také monitoruje koncentraci rozpuštěného kyslíku, koncentraci O2 a CO2 a koncentraci etanolu v odplynech a průtok živin.

Název v anglickém jazyce

Design of Mechanically Stirred Bioreactors and Exploitation of Control Software for Aerobic Cultivation of Microbial Cells

Popis výsledku anglicky

In this chapter there are presented two examples of applications of different ways of fermentation process control. In the first example is used laboratory bioreactor Labfors 5 (Infors HT, Switzerland) provided with touch screen and eve bioprocess software. Appropriate sensors reading various parameters such as the temperature, stirrer speed, pH, pO2 (dissolved oxygen concentration), foam, composition of exit gas (CO2 and O2 concentrations) and turbidity of medium are included in the system. SCADA bioprocess software for networked bioprocessing providing remote access is used for long term data storage. Block scheme of the control system SCADA software eve is illustrated. Control system of the bioreactor is based on the principle of sequence logic control. Microorganism used for the production of recombinant proteins was the yeast Pichia pastoris, which was genetically modified. Three phases of the process and its control were shown. The phase 1 represents the batch growth on glycerol without formation of recombinant protein, phase 2 represents a controlled feeding of glycerol and after the required cell density has been achieved (by growth on a repressive substrate – glucose or glycerol) a controlled methanol feeding induces gene expression responsible for the production of recombinant proteins (phase 3). In the second case was the used microorganism the yeast Saccharomyces cerevisiae (baker´s yeast) which under certain conditions forms a higher amount of intercellular ergosterol – provitamin D2. Mathematical model was formulated both from a great number of industrial data and from results of additional laboratory experiments and was based on material balances of ideally mixed and aerated fed-batch bioreactor. Mathematical model was applied for a control of the feeding of medium prepared from molasses. Process control was realized in two phases according to a presumed specific growth rate. Control system monitors concentration of dissolved oxygen, concentration of O2, CO2 and ethanol in exit gas and nutrients flow.

Druh

C - Kapitola v odborné knize

CEP obor

—

OECD FORD obor

20902 - Bioprocessing technologies (industrial processes relying on biological agents to drive the process) biocatalysis, fermentation

Projekt

—

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2018

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název knihy nebo sborníku

Měření a řízení chemických, potravinářských a biotechnologických procesů: Díl II. Řízení technologických procesů

ISBN

978-80-7418-285-3

Počet stran výsledku

11

Strana od-do

264-274

Počet stran knihy

616

Název nakladatele

Key Publishing s.r.o.

Místo vydání

Ostrava

Kód UT WoS kapitoly

—