Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Harrison pékélesztő: 0,585 C 12 H 22 O 11 +3,15 O 2 +0,61 NH 3 + + minor Tt. komponensek  44,7 g C 6,16.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Harrison pékélesztő: 0,585 C 12 H 22 O 11 +3,15 O 2 +0,61 NH 3 + + minor Tt. komponensek  44,7 g C 6,16."— Előadás másolata:

1 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Harrison pékélesztő: 0,585 C 12 H 22 O 11 +3,15 O 2 +0,61 NH 3 + + minor Tt. komponensek  44,7 g C 6,16 g H 31,2 g 0 8,54 g N 0,54 g S 1,09 g P Harrison, Minkevich Eroshin Herbert 100 g élesztő szárazanyag

2 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 mólnyi mikrobatömeg definíciója: C a H b O c... (hamu) a=C%/12, b= H%/1, c =O%/16, d=N%/14, stb. Harrison élesztőjének képlete ennek alapján: C 3,72 H 6,11 O 1,95 N 0,61 S 0,017 P 0,035 …(+hamu) C-mol formula (Herbert) 1 C-molnyi az a mikrobatömeg, amely 1 g-atomnyi (=12,01 g ) C-t tartalmaz.

3 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 ELŐNYÖK: -a mikrobák C-tartalma a legnagyobb (  50%) és a leginkább független a tenyésztési körülményektõl, emiatt - b, c, d változásai csak kismértékben változtatják meg a C-mol képletet, - C-mérleg a legfontosabb. C a H b O c... (hamu) C H b/a O c/a... CH p O n N q …..(hamu) VALÓDI MÓLTÖMEG: ahol: R a hamutartalom

4 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Általános szöhiometriai leírás CH m O l + a NH 3 + b O 2  →y c CH p O n N q + z CH r O s N t + d CO 2 + c H 2 O AEROB + 1 TERMÉK +CO 2 ------ legegyszerűbb eset C 6 H 12 O 6 CH 2 O C 2 H 5 OH CH 3 O 0,5 CH 3 OH CH 4 O 14 paraméter 8 ismert

5 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 C-mérleg:1 = y c + z + d H-mérleg:m + 3a = y c p + zr + 2c O-mérleg:l + 2b = y c n + zs + c + 2d N-mérleg:a = y c q + zt CH m O l + a NH 3 + b O 2  y c CH p O n N q + z CH r O s N t + d CO 2 + c H 2 O 14 paraméter 8ismert 4 egyenlet 2 szükséges mérés : S, x, O 2, CO 2, P, N....

6 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 + még egy egyenlet!!! elektron egyenérték oxidációs fok available electron equivalent A C-energiaforrás elektron egyenértéke:  s = 4 + m +2l A sejttömeg elektron-egyenértéke  x = 4 + p -2n - 3q A termék elektron-egyenértéke  p = 4 + r - 2s - 3t C: +4 O: - 2 N: - 3 H: +1 CO 2 = 0 NH 3 = 0 H 2 O = 0 CH m O l CH p O n N q CH r O s N t

7 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 CH m O l + (4 + m -2l)/4 O 2  CO 2 + m/2 H 2 O CH p O n N q + 1/4  x O 2 = CO 2 + 1/2(p - 3q) H 2 O + q NH 3 egy C-mólnyi (szénforrás…) elégetéséhez szükséges oxigén mólok négyszerese

8 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002  x értéke jó közelítéssel gyakorlatilag állandó, mikrobától és tenyésztési körülményektõl függetlenül 4,2±2 % Harrison élesztője: CH 1,64 O 0,52 N 0,164 γ X =4+1,64-1,04-0,492=4,1 Candida utilis CH 1,82 O 0,47 N 0,17 γ X =4+1,82-0,94-0,51=4,37 „Átlag” baci CH 1,58 O 0,283 N 0,195 γ X =4+1,58-0,566-0,585=4,42

9 CH 1,769 N 0,146 O 0,63 1 P 0,009 S 0,00162 M=26,9 γ=4,14 CH 1,748 N 0,148 O 0,596 P 0,009 S 0,0019 M=26,4

10 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 MikroorganizmusC-forrás  2  x 1. Candida tropicalisn-alkánok0,4934,385 2. Bacterium sp.n-pentán0,5014,607 3. Pseudomonas fluorescens n-alkánok 0,4674,497 4. Candida sp.n-alkánok 0,4704,260 5. Saccharomyces cerevisiae glükóz0,4624,237 6. Saccharomyces cerevisiae glükóz0,4674,291 7. Saccharomyces cerevisiae etanol0,4934,469 8. Saccharomyces cerevisiae ecetsav 0,492 4,416 Átlag 0,4814,395 relativ szórás3,3%3,0% Mikrobák C-tartalma, elektronegyenértéke

11 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Pseudomonas aeruginosa n-hexán 0,458 4,320 104,4 2. Candida sp. n-alkánok 0,463 4,728 117,8 3. Candida.sp. glükóz 0,446 4,074 109,6 4. Candida sp. cellulóz hidroli zátum 0,491 4,110 105,5 5. Candida sp. 0,470 4,122 112,5 6. Candida sp. 0,459 4,201 109,4 7. Candida sp. 0,446 4,087 113,8 8. Candida sp. 0, 449 4,220 110,2 9. Candida sp. 0,455 4,214 109,8 10.Candida sp. 0,459 4,199 109,3 11. Candida sp. 0,453 4,143 113,4 12. Candida sp.0,409 4,212 121,4 Átlag 0,455 4,182 112,6 relativ szórás4,2% 1,8 % 3,9 %  2  x Q OX Mikrobák C-tartalma, elektronegyenértéke és égéshői

12 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 A szubsztrátban levő hozzáférhető elektronok 4b/  s =  -od része az oxigénre, y c  x /  s =  -ad része az új sejttömegre és =  -ed része a termék(ek)-re tevődik át a fermentáció során. Az ,  és  hatásfok jellegű mennyiségek, az elektronok megoszlására utalnak.  s + b(-4) = y c  x + z  p ELEKTRON MÉRLEG EGYENLET:

13 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Különbözõ szerves vegyületek moláris égéshője közel arányos azzal az oxigén mennyiséggel, amely az adott vegyület elégetéséhez szükséges. Q 0 =112,6 KJ/g-ekvivalens Az átlagérték Q 0 =112,6 KJ/g-ekvivalens, 1 g-ekvivalens elektronnak oxigén által történő felvétele (az égés folyamata) során ennyi hő szabadul fel. HŐMÉRLEG EGYENLET Szubsztrát égéshő Sejt égéshő termék égéshő Metabolikus hőtermelés

14 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002     z Q Q pO SO 1 C-mól termék égéshője 1 C-mól szubsztrát égéshője

15 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 CH m O l típusú (=4+m-2l)QOs  s/  x Szubsztrát képlet  sKJ 1. MetánCH 4 8112,21,90 2. EtánCH 3 7111,31,67 6. MetanolCH 4 O6119,01,43 7. EtanolCH 3 O 1/2 6114,11,43 8. PropanolCH 8/3 O 1/3 6 111,61,43 9. i-Propanol CH 8/3 O 1/3 6110,31,43....... 17. IzovajsavCH 2 O5 108,131,19 18. n-Valeriánsav CH 2 O 2/5 5 1/5109,61,24 19.0xálsavCHO 2 1125,80,24 20.MalonsavCH 4/3 O 4/3 2 2/3108,30,64 21.BorostyánkõsavCH 3/2 3,5106,50,83 22. GlükózCH 2 O4117,00,95 23. GalaktózCH 2 O4116,60,95 24. FruktózCH 2 O4117,70,95 25. ArabinózCH 2 O4116,60,95 Átlag: 112,57

16 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Q Oi = C-mólnyi i égéshője g-ekvivalens oxigén 1 C-mól égéshője = γ i. Q Oi 1 mól égéshője = γ i. Q oi.K S K S = a S C-atomjainak száma

17 50 HŐTERMELÉS kJ/dm 3.h 204060 LÉGZÉSI SEBESSÉG mmol/dm 3. h E.coli glükózon C.intermedia melaszon B. subtilis glükózon 0.518 kJ/mmol 25

18 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 HOZAMOK C-mol hozam SEJTHOZAM

19 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 termék

20 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 OXIGÉN

21 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002  x  4,2 és  2  0,46-0,5 állandók η  0,7 általában Ennél nem valószínű nagyobb oxigén hozam!!! A S-hő legalább 30%-a metabolikus hő formájában „elvész”

22 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 termodinamikailag lehetséges (gyakorlatilag el nem érhetõ) maximális C-hozam. 0.5 1.01.5 Y x/S 4 2 Y O  S glükóz metanol metán  Y O monoton nõ Y X/S növekedésével kis C-hozamoknál közel lineáris a kapcsolat  minél kisebb  S (a szubsztrát elektron-egyenértéke, redukciós foka), vagyis minél nagyobb az oxigéntartalma, annál meredekebben függ Y O az Y X/S -tõl  létezik a C hozamnak elméleti el nem érhetõ maximuma. A szokásos Y X/S hozamra ez a tartomány  ha y C tart  S /  X értékhez, akkor Y O tart a végtelenhez, aminek szemléletes jelentése az, hogy sejttermeléshez egyre kevesebb oxigén szükséges

23 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 C-energiaforrás  S y C Y X/S (g/g) Alkánok metán 8(1,9)11,63 hexán6,3(1,5)11;82 hexadekán 6,1(1,5)11,84 Alkoholok metanol6,0(1,4)10,81 etanol6,0(1,4)11,13 glicerin4,7(1,1)10,84 Szénhidrátok formaldehid4,00,950,80 glükóz4,00,950,80 szacharóz4,00,950,85 keményítö4,00,950,90 cellulóz4,00,950,90 Szerves savak ecetsav4,0 0,950,8 tejsav4,00,90,8 fumársav3,00,70,6 oxá1sav1,0 0,250,1

24 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 A sztöhiometriai leírás haszna 1.Ha minden paraméter ismert * konzisztencia vizsgálat *on-line mérés ellenőrzés *Y X/S mért  Y X/S számított melléktermék * RQ mért # RQ számított 2.Nem mérhető változók becslése * ipar: sz.a., OD 3. Ismeretlen (új) tenyésztés esetén: *előzetes Y becslések: X Y/S, Y P, Y O,Y kcal... 4. Reaktor kiválasztás, tervezés OTR, J (J= Y O *OTR) reaktortípus működési paraméterek kiválasztása 5.Hőtermelés becslésereaktortípus hőátadási felület, Δt o C hűtőközeg áramlás...

25 FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002


Letölteni ppt "FERMENTÁCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI LEÍRÁSA BIM2 2002 Harrison pékélesztő: 0,585 C 12 H 22 O 11 +3,15 O 2 +0,61 NH 3 + + minor Tt. komponensek  44,7 g C 6,16."

Hasonló előadás


Google Hirdetések