Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Fermentation & Bioconversion > FERM -- Chapter 5: Sterilisatie > Flashcards

FERM -- Chapter 5: Sterilisatie Flashcards

1
Q

Sterilisatie

A
  • inactivering van alle levende microorganismen (zowel vegetatieve cellen als sporen)
    keyword: ALLE
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Pasteurisatie

A

Inactivering van micro-organismen die ziekte of (voedsel)bederf veroorzaken

Dit gebeurt vaak door een milde warmtebehandeling.

Let op dat dit niet alle micro-organismen zijn en dus niet hetzelfde is als sterilisatie.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Geef een voorbeeld dat het verschil tussen sterilisatie en pasteurisatie demonstreert

A

Bepaalde sporen zijn beter bestend tegen de hitte of andere extreme condities.
Om deze reden zijn ze bestend tegen pasteurisatie, Dus sterilisatie is nodig

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Destructieve sterilisatie (2 manieren)

A
  • Straling: hoge E straling wordt gebruikt om de micro organismen te vernietigen
  • Thermisch: gecontrolleerde toevoeging van warmte om de hittegevoelige organismen kapot te maken
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Verwijderingsterilisatie (1 manier)

A

Filtratie: scheiding op basis van deeltjesgrootte

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Processterilisatie (2 manieren)

A
  • batch: een heel volume wordt in 1 keergesteriliseerd gebruimakende van het “Heating-Holding-Cooling”-proces (gebeurt in de fermentor zelf)
  • continue: een deel van het volume wordt maar gesteriliseerd per keer door het medium te gebruiken als warmtewisselaar en stoom als warmtebron (gebeurt in de toevoer)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Waarom moeten we steriliseren?

A
  • Andere organismen kunnen het medium ook gebruiken om te groeien, wat resulteert in een lagere productiviteit
  • Contaminant kan over-concurreren met het micro-organisme dat we willen
  • Het eindproduct kan worden gecontamineerd
  • Contaminant kan zorgen voor problemen in downstream processing
  • Contaminant kan het gewenste product afbreken
  • Contaminant kan de cultuur doden bv. bacteriofaag (virus dat bacteriën aanvalt) in bacteriemedium
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Geef enkele voorbeelden van problemen door contaminatie.

A
  • Penicilline is antibacterieel. Maar bepaalde bacterien zijn resistent hiertegen. Deze maken een bepaalde stof aan (beta lactamase) die penicilline afbreekt. Het is de een voorbeeld van contaminatie die het gewenste product afbreekt
  • Bacteriofagen injecteren hun DNA of RNA in waardoor a. dit D/RNA in de cel zal vermenigvuldigen en nieuwe bacteriofagen vormen en uiteindelijk de cel doen openbarsten waardoor de virussen vrijkomen. Of b. Het DNA wordt geincorporeerd in het DNA van de cel waardoor het mee deelt met de cellen en onder bepaalde condities zal openbarsten en de virussen vrijkomen.
a = lytische cyclus
b = lysogene cyclus
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Is sterilisatie nodig bij alle fermentatieprocessen? Indien nee, geef een voorbeeld

A

Bij het brouwen van bier kunnen bepaalde harsen van hop toegevoegd worden die de groei van veel micro-organismen inhibieren
Bier moet dus net antiseptisch gebeuren
Fermentoren worden wel schoongemaakt maar niet gesteriliseerd

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Wat is het meest nuttig voor sterilisatie d.m.v. warmte? Hoe gebeurt dit?

A

Stoom: Het medium wordt onder druk (2 atm) opgewarmd tot 121 graden C voor 15-20 min

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Waarom wordt de druk verhoogd bij gebruik van stoom?

A

Doordat bij hogere druk het kookpunt verhoogd wordt en dus hogere temperaturen gehaald kunnen worden.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Hoe kunnen we sterilisatie door stoom beschrijven?

A

Als een chemische degradatiereactie. het zal dus een reactie rate (dN/dt) hebben die evenredig is met de hoeveelheid product die nog gedegradeerd moet worden (N). Met specifieke death-constante(k_d)

dN/dt = -k_d * N

k_d hang af van de temperatuur (T) volgens de arrheniusvergelijking. En hangt verder nog af van andere factoren zoals soort organisme.

k_d = A * exp(-E/RT)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Waarom zal er waarschijnlijk een afwijking zijn van de theoretisch berekende waarden?

A 
k_d hangt af van:
- soort [a]
- fysiologische vorm (cel of spoor) [b]
- temperatuur [c]
De berekeningen nemen zuivere cultuur [a], 1 fysiologische vorm [b] en ideale condities [c] aan

[a] omdat de ene soort sneller zal sterven dan de andere soort
[b] omdat sporen resistenter zijn tegen extreme condities
[c] omdat bij hogere temperatuur verschillende processen sneller zullen gebeuren

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Wat zijn endosporen?

A

DNA wordt gerepliceerd in een cel en daarrond wordt een soort mantel gemaakt die dan vrijgelaten wordt in het medium. Het bestaat uit de bacteriele chromosoom (Verzameling DNA) met daarrond een peptidoglycaanlaag en daarrond een spoormantel

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Welke effecten kunnen stoom hebben op endosporen?

A
  • vernietiging

- inductie van kieming in den beginne van het sterilisatieproces

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Wat is de Nabla factor?

A

ln(N_0/N_t) = ∇

∇ = A * t * e^(-E/RT)

het is de daling van aantal levende cellen bij bepaalde temperatuur tijdens een bepaalde tijdsduur

We hebben verschillende combinaties van t en T om eenzelfde ∇ te bekomen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Waarom kiezen we niet gewoon random een t en T die de gewenste ∇ bekomt?

A

Omdat de nutrienten hun kwaliteiten kunnen verliezen tijdens het sterilisatieproces. bv. de maillardreactie tussen koolhydraten en proteinen. Resulterend in een verlaagde opbrengst. Men kiest dus de t en T combinatie die het gunstigst is voor de nutrienten. = Korte t, hoge T

Een oplossing kan ook zijn om bv. in het geval van de maillard reactie de koolhydraten en proteinen apart te steriliseren om ze dan later toe te voegen.

Of nutrienten zelf kunnen hittegevoelig zijn (bv/ denaturatie proteinen). In dit geval kunnen we deze best door filtratiesteriliseren (apart of met het gehele medium)

18
Q

Hoe heet het toestel voor stoomsterilisatie?

A

Autoclaaf

19
Q

Hoe kunnen we sterilisatie monitoren?

A
  • bio-indicatoren
    bv. kleurverandering door pH verandering of door reactie met bepaalde component die wel/niet aanwezig is
  • chemische indicatoren
20
Q

Wat zou de ideale techniek zijn om zo weinig mogelijk nutrient degradatie te verkrijgen en toch ∇ hetzelfde te houden?

A

Verwarmen tot hoge T, deze T behouden voor een korte t en dan snel doen afkoelen tot de temperatuur die men gebruikt voor fermentatie

= heating-holding-cooling

21
Q

Wat is het probleem met de praktijk voor sterilisatie via heating-holding-cooling?

A

Hoe groter het volume, hoe langer het zal duren voor volledige opwarming en afkoeling. Wat dus kan zorgen voor een groter percentage aan nutrienten die gedegradeerd worden

22
Q

Wat is de meest gebruikte methode en waarom?

A

Continue sterilisatie. Bij batch sterilisatie van grote volumes duurt het opwarmen en koelen langer, waardoor meer nutrienten tijd hebben om te degraderen

Bij continue sterilisatie zal men door warmtewisselaars het medium in de leidingen opwarmen

23
Q

Teken de grafieken van een batch en een continue sterilisatie (T(t))

A

// zie apart blad

24
Q

Wat zijn de voordelen en nadelen van batch sterilisatie?

A

+ lage kosten apparatuur
+ minder risico op contaminatie
+ geschikt voor media met vaste stoffen
+ makkelijker manueel te controleren

  • kwaliteit zal lager liggen
  • grotere hoeveelheid = meer verlies (want meer tijd) -> scale up moeilijker
  • fermentor corrosie door warmte
  • moeilijker te automatiseren
25
Q

Wat zijn de voordelen en nadelen van continue sterilisatie?

A 
\+ makkelijke scale up
\+ makkelijk automatiseren
\+ minder sterilisatietijd
\+ minder snel fermentorcorrosie
\+ kwaliteit van medium wordt beter behouden
  • hogere kosten apparatuur
  • viscositeit mag niet te hoog zijn en enkel vloeibare media
26
Q

Wat is cruciaal voor het ontwerpen van een batch sterilisatieproces?

A
  • profiel van T-stijging en T-daling
  • Aantal cellen initieel in het medium (N_0)
  • Risico op contaminatie dat men als acceptabel beschouwt (N_t)
  • k_d (specifiek voor het organisme)

Aangezien ∇ = ln (N_0/N_t)
Note: dit is enkel tijdens het holden

Het is cruciaal om de vernietiging tijdens het opwarmen en afkoelen ook nog mee te tellen. Omdat de temperatuur niet constant is moeten we integralen gebruiken (grafisch bepalen)

27
Q

Grafische methode voor berekeningen van batch sterilisatieprocessen zijn nogal tijdsrovend. Wat kunnen we nog doen?

A

We maken de aannames dat alle spoorvernietiging gebeurt boven 100 graden en dat opwarmen en koelen vanaf/tot deze punten lineair verlopen
We kunnen dan ook bv een tabel gebruiken voor bv B. stearothermophiles sporen:

Del Waarden voor B. stearothermophiles sporen voor de opwarmperiode over een temperatuur
van 100 tot 130 °C, uitgaande van een temperatuurverandering van 1 °C/min en verwaarloosbare
sporenvernietiging bij temperaturen onder 100°C.
-> geeft T, k en ∇ weer

28
Q

Wat zijn de voor- en nadelen van een aparte batch cooker voor batch sterilisatie? (dus wanneer men het medium niet rechtstreeks in de fermentor steriliseert)

A

+ 1 cooker voor verschillende fermentoren, wat kost vermindert omdat men kan steriliseren en terwijl de fermentor schoonmaken (dus tijdswinst)
+ Kan gekookt worden in hogere concentraties en later aangelengd worden met steriel water
+ Fermentor zal minder snel corroderen
+ sterilisatie heeft een sterkere motor nodig, indien elke fermentor zo’n motor moet hebben zal het een dure grap worden

  • constructieprijs
  • Risco bij overbrengen (vb. via leidingen) op contaminatie
  • indien mechanische problemen ligt alles plat, een ramp indien er met meerdere fermentoren tegelijk gewerkt wordt
29
Q

Beschrijf een continu sterilisatie proces in de praktijk. Teken dit ook

A

(1. heating) Een eerste warmtewisserlaar neemt warmte op van het al gesteriliseerd medium dat moet afkoelen (preheat-heat exchanger), gevolgd door een tweede warmtewisselaar die stoom gebruikt voor de warmtewisseling.
(2. Holding) een geisoleerde coil. De lengte en flow rate van het medium bepalen de tijd van dit proces.
(3. koelen) Eerst wordt een deel warmte afgegeven aan het net binnengekomen medium (zie 1.), de tweede gebruikt koelwater.

30
Q

Wat zijn de voordelen en nadelen van continue batch sterilisatie?

A

+ veel hogere temperatuur kan gebruikt worden, wat de tijd kan verlagen en de kwaliteit kan verhogen
+ zeer kleine opwarm- en koelperioden

31
Q

Welke types van warmtewisselaars zijn er?

A

spiraal HE

Plaat HE

32
Q

Wat zijn voor en nadelen van een steam injector?

A 
\+ zeer korte opwarmtijd
\+ geschikt voor media met vaste stof(fen) erin
\+ lage kost
\+ makkelijk schoonmaken en onderhouden
\+ Efficient
  • schuim
  • stoom moet zuiver zijn
33
Q

Wat zijn criteria voor fermentoren om contaminatie te vermijden?

A

Geen spleten en stilstaande plaatsen, … omdat hier materie en organismen achter kunnen blijven en zorgen voor contaminatie. Ook zo weinig mogelijk voegen, indien nodig. deze dienen dan zo smooth mogelijk te zijn.

34
Q

Wat betekent in-situ stoom sterilisatie?

A

“Ter plekke stoom sterilisatie” dus dat de fermentor nadat die leeg is rechtstreeks (en ter plekke) wordt gesteriliseerd met stoom onder hogere druk.
Hierna laat men steriele lucht in de fermentor om positieve druk te behouden

35
Q

Sterilisatie van voedingsstromen

A
  • water
  • lucht/O2
  • Anti-schuim
  • medium
  • …
  • leidingen en materiaal!
36
Q

Wat te doen wanneer er erg hittegevoelige nutrienten aanwezig zijn?

A

steriel membraanflitratie

37
Q

Wat gebeurt er met het afval van het proces?

A

Moet ook gesteriliseerd worden (naargelang lokale regulaties).
Soms kan een deel gerecoverd worden.
Of gebruikt worden voor andere dingen

38
Q

Waarvan zijn membraanfilters gemaakt?

A

cellulose esters of andere polymeren met een poriegrootte van 0.2-0.45 micrometer

39
Q

Is membraanfiltratie even betrouwbaar als de andere?

A

Nee

40
Q

Hoe wordt de lucht steriel gemaakt?

A

zowel inkomende als uitgaande lucht gaan door filters. (meest gebruikt)
Door verwarmen kan ook maar is niet te doen op economisch vlak.
UV straling is wel een optie
Of door gebruik te maken van bepaalde stoffen die bacterien kunnen doden zoals fenol, formaline

41
Q

Waarom moeten uitgaande gassen nog eens gefiltreerd worden?

A

Kan schadelijk zijn voor personeel maar en voor milieu als het ongefilterd zou blijven

42
Q

Welke types van filters zijn er?

A

oppervlakte- (membraan-)filters die porien hebben kleiner dan de te verwijderen organismen waardoor de organismen bovenaan blijven

diepte- (vezel-)filters die porien hebben waarin de microorganismen blijven hangen (deze heeft grotere porien). Het nadeel is hier wel dat men met probabilities moet werken omdat men niet 100% zeker weet hoeveel er blijft hangen

Fermentation & Bioconversion (10 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions