A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 FERMENTÁCIÓS FOLYAMATOK ÉS MŰVELETEK

? 1 S 2 2A 4A 3 5 6 7 4B Mi kell egy termelő fermentációs folyamathoz? BIM-BSc 2009 BIM SB 2001 Mi kell egy termelő fermentációs folyamathoz? TÖRZS OLTÓANYAG 1 S i TÁPANYAGOK 2 STERILEZÉS 2A KEVERÉS ANYAGÁTADÁS 4A ? REAKTOR 3 MÉRÉS SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS 5 ADATOK MATEMATIKAI MODELL 6 TERMÉK FELDOLGOZÁSI MŰVELETEK 7 LEVEGÕZTETÉS ANYAGÁTADÁS 4B

A VILÁG LEGKISEBB KÉMIKUSAI BIM-BSc 2009

Saccharomyces cerevisiae BIM-BSc 2009 Saccharomyces cerevisiae Vibrio cholerae E.coli Aszexuális gombanövekedés Mucor circenelloides

A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 1=X0*20 n=1 n=2 n=3 n=4 2=X0*21 4=X0*22 8=X0*23 16=X0*24 . n:a generációk száma X=X02n BINÁRISAN OSZTÓDÓ MIKROORGANIZMUS

A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Sejtszám db/ml N, x a generációk száma Generációs idő - doubling time generation time Sejttömeg: sz.a. mg/ml, g/l,kg/m3 MONOD, 1942 μ: fajlagos növekedési sebesség

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 FAJLAGOS NÖVEKEDÉSI SEBESSÉG h-1

A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Jacques Monod μ és a generációs idő kapcsolata: Ν : fajlagos szaporodási sebesség

Exponenciális növekedés X0=2 és μ=0,5 óra x VALÓSÁG

A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 x EXPONEN- CIÁLIS FÁZIS LAG SZAKASZ GYORSULÓ NÖVEKE- DÉSI SZAKASZ HANYATLÓ FÁZIS x0 t

A mikroba szaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 MI AZ OKA A HANYATLÓ FÁZISNAK? TÁPANYAG LIMITÁCIÓ TOXIKUS METABOLIT TERMÉK(EK) 3. HELYHIÁNY m mmax 2 KS Skritikus S MONOD- modell KRITIKUS KONCENTRÁCIÓ FOGALMA LIMITÁLÓ SZUBSZTRÁT

m mmax 2 KS Skritikus S

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 MELYIK S LESZ LIMITÁLÓ S ??? m mmax KSC SkrC S0C C-forrás ~ ~ FERM.IDEJE KSN SkrN S0N N-forrás KSO SkrO S0O O2 KSV SkrV S0V VITAMIN-forrás LIMITÁLÓ SZUBSZTRÁT FOGALMA

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 L I M I T Á L Ó S Z U B S Z T R Á T R A K I T E R J E S Z T É S HOZAM: MINDÍG IGAZ: Exponenciális és Hanyatló fázisban: megoldható diffegy.rendszer MONOD-modell egyenletei

MONOD modell-család BIM-BSc 2009 SZUBSZTRÁT INHIBÍCIÓ

MONOD modell-család BIM-BSc 2009

MONOD modell-család BIM-BSc 2009

GAEDEN-féle termékképződési típusok MONOD modell-család x P μx μP Primer anyagcsere termék Szekunder anyagcsere termék profázis idiofázis t GAEDEN-féle termékképződési típusok

TERMÉKKÉPZŐDÉS KINETIKAI LEÍRÁSA MONOD modell-család BIM-BSc 2009 TERMÉKKÉPZŐDÉS KINETIKAI LEÍRÁSA LUEDEKING – PIRET MODELL I: 0 és  = 0 növekedéshez kötött termékképzõdés II:  = 0 és 0 növekedéshez nem III: 0 és 0 vegyes típusú fermentáció.

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 TÁPOLDATOK, TÁPTALAJOK HOZAMKIFEJEZÉS ÁLTALÁNOSITÁSA

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 C-forrás és hasznosulás Mire forditódik a C-forrás? beépülés energiatermelés Eredő hozam szénhozam energiahozam

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Irjunk fel egy anyagmérleget a beépülő szénre Sejttömeg C-tartalma Szubsztrát C-tartalma 0,46-0,5 50% Glükóz:0,4

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Termék mennyiségébõl becsülhető YE értéke EtOH élesztő, cukor AcOH A.aceti, alkohol NADH !!! Glükonsav A.suboxydans, glükóz Asszimilált Disszimilált Törzs Táptalaj szubsztrát hányad % % Streptococcus faecalis anaerob tenyészet komplett 2 98 Saccharomyces cerevisiae komplett anaerob tenyészet 2 98 aerob tenyészet 10 90 Aerobacter cloaceae minimál 55 45 1,2,3,

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 ? NÖVEKEDÉS FENNTARTÁS -maintenance SEJTMOZGÁS OZMOTIKUS MUNKA RENDEZETTSÉG FENNTARTÁSA II.főtétel reszintézis

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 !!! modell

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Fajlagos maintenance Koefficiens g/gh =h-1 Eredő hozamra:

Két grafikus ábrázolási módszer μ

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 Oxidatív foszforilezés hatékonysága mol/gatom „P/O hányados” 3/1=3 NADH + H+ + 1/2O2 + 3 ADP + 3 H3PO4 NAD+ + 3 ATP + 4 H2O

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009

A mikrobaszaporodás alapösszefüggései BIM-BSc 2009 RQ respirációs hányados C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O RQmax = 1 2C2H5OH + 6 O2 4 CO2 + 6 H2O RQmax =4/6= 0,67 C6H12O6 C2H5OH + CO2 RQmax = RQmax =2/3= 0,67 2 CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4H2O C2H2O4 + ½ O2 2CO2 + H2O RQmax =2/ ½ = 4