FERM -- Chapter 4: Media voor Industriele Fermentaties Flashcards
Wat is de hoofdvereiste voor een medium over het algemeen?
Moet alle nutritionele benodigdheden van de micro-organismen bevatten om de synthese van het doelproduct te bekomen:
- doel = cellen/primaire metabolieten dan moet het medium componenten bevatten voor optimale celgroei
- doel = secundaire metabolieten dan moet men eerst zorgen dat de cellen tot de stationaire fase geraken, terwijl men toch optimale condities behoudt om de metabolieten te produceren.
Wat zijn de basisbenodigdheden voor alle micro-organismen?
Water Energiebron(nen) Koolstof Stikstof Mineralen/ [vitaminen -- soms] [zuurstof -- indien aeroob]
Wat is het verschil tussen lab- en industriele schaal?
In het lab kan men zuivere verbindingen gebruiken omdat dit op kleine schaal is.
I.v.m. o.a. afval, aankoopprijs, …
is dit op industriele schaal vaak niet haalbaar (hetzij economisch, hetzij i.v.m. het milieu, …)
De voorkeur gaat op grote schaal naar goedkope alternatieven.
Wat zijn de vereisten voor een medium op industriele (= grote) schaal?
- maximum opbrengst:
- > hvh product (Y_p/x)
- > hvh biomassa per gram substraat (Y_x/s)
- Maximale concentratie van P of X produceren
- Maximum rate toelaten (dP/dt of dX/dt)
- Minimum opbrengst aan ongewenste producten
- bron van nutrienten moet consistent zijn. Dit wil zeggen gemakkelijk verkrijgbaar het hele jaar door, de kwaliteit mag niet te hard verschillen. Bij voorkeur ook nog niet te duur.
- Minimum aan obstakels (problemen) bij het voorbereiden of steriliseren
- Minimum aan problemen bij andere processen (zoals het toevoegen van zuurstof, roeren, extractie, …)
- Niet gevaarlijk/non-toxic
- Makkelijk transport
Wat wordt er vaak gebruikt in de praktijk en waarom?
ongedefinieerde complexe natuurlijke materialen omdat ze zo goedkoop zijn en soms als afval van andere processen beschouwd worden.
Dit kunnen C-bronnen zijn zoals melasse, granen, zetmeel, sucrose, …
Of stikstofbronnen zoals slachtafval (proteinen), maar ook ammoniumzouten, urea, nitraten, bepaalde fermentatie-afvalproducten, …
Wat is het nadeel van de in-praktijk-gebruikte media?
Omdat ze zo complex zijn kunnen we de opbrengst niet altijd even goed voorspellen.
- Het kan ook voor problemen zorgen bij het opzuiveren of
- Kan ook zorgen voor problemen bij afvalwaterbehandeling
Wat zijn gedefinieerde media? Zijn er scenario’s op industriele schaal waar men deze toepast?
(Meestal) dure zuivere substraten
Dit zal enkel gebruikt worden als blijkt dat men kosten op een andere manier kan reduceren.
bv. Als men de zuivere component gebruikt, die 3x zo duur is als het alternatief maar hierdoor gaat het opzuiveren wel sneller, en is dit bovendien nog eens 3x zo goedkoop. Als we de uitgespaarde tijd erbij rekenen als geld dan komen we goedkoper vanaf met het duurdere zuivere spul.
Wat is er naast de prijs nog belangrijk?
De reactor die je al hebt of nog moet kopen en indirect de kosten hiermee gepaard gaande.
Beschrijf een typisch medium
- C
- N
- P
- S
- minder belangrijke elementen en spoorelementen
- vitaminen (soms)
- O2 indien aeroob
- soms O2 in het begin terwijl het main proces wel anaeroob gebeurt (zoals bij bier)
- pH controle (bv buffer, of zuur om pH te doen dalen, base om te doen dalen)
- anti-schuim producten
- Soms zijn precursoren of inhibitoren nodig
Wat moet men eerst doen om een medium samen te stellen?
De vergelijking voor de groei:
Requirements en opgenomen energie –> gevormde producten en vrijgekomen energie
Liefst kwantitatief maar dit is in de praktijk zeer moeilijk
Waarmee moet men rekening houden bij het bepalen?
- elementaire samenstelling
(gemiddelde c4H7O2N)
(of beter: specifiek voor het organisme) - of er nood is aan spoorelementen en welke (bv. Zn, Fe, …)
- of er nood is aan groeifactoren zoals vitaminen, aminozuren, …
- hoeveel C er nodig is voor de productie (gebaseerd op Y_s/x = dX/dS [gram opbrengst per gram C-bron])
- Of en hoeveel O2 er nodig is. Kunnen we berekenen maar berekende waarde betekent niet dat het zeker zal gebeuren in de praktijk want er kunnen andere factoren een rol spelen.
Waarom is water zo belangrijk in veel fermentatieprocessen?
- zeer geschikt voor polaire anorganische oplossingen te maken
- gebruikt voor opwarmen en afkoelen
- gebruikt voor schoonmaken en spoelen
- herbruikbaarheid
- kan verrijkt worden met spoorelementen en/of mineralen om deze aan het medium toe te voegen
- Bepaalde eigenschappen: polariteit en pH
Wat zijn de meeste industriele microorganismen een wat betekent dat?
Chemo-organotroof. Dit betekent dat ze organische koolstofverbindingen als energiebron gebruiken. De C-bron is hier elektrondonor.
Dit in tegenstelling tot fototrofen die licht omzetten in energie
Extra: Er zijn ook nog chemolithotrofen die anorgansiche verbindingen als energiebron hebben. Deze kunnen H2 en O2 omvormen tot H2O en hier energie uit halen.
Geef enkele voorbeelden van koolstofbronnen.
- Koolhydraten
- zetmeel
- siropen
- mout
- melasse (bevat sucrose)
- melkwei (bevat lactose)
- corn steep liquor
- soyaboon meel
- afval van papierpulp
- lignocellulose
- … - Oliën en Vetten
- KWS en derivaten
Wat is Corn steep liquor?
Een bijproduct na zetmeelextractie uit mais
