industrijski procesi

Question 1

stopnje industrijskega procesa

Answer 1

1. izbor mikroorganizma
2. definiranje substrata
3. primerjava bioprocesnih parametrov
4. izbor bioprocesa

Question 2

1. stopnja industrijskega procesa

Answer 2

izbor mikroorganizma

producentski sev
iskanje sorodnih sevov
zbirke, naravni izolati
izboljšave sevov (manipulacije, mutageneza)

Question 3

2. stopnja industrijskega procesa

Answer 3

definiranje substrata

glavni substrat je vir C in E

sekundarne surovine
sladkorni substrati: monosaharidi, disaharidi in polisaharidi

Question 4

sekundarne surovine prednosti in slabosti

Answer 4

prednosti: poceni, dostopne, veliko, neusahljiv vir

slabosti: sezonsko izkoriščanje, vremensko odvisni, razpršeni

Question 5

sladkorni substrati - primeri

Answer 5

monosaharidi: glukoza, fruktoza, galaktoza
disaharidi: saharoza, laktoza, maltoza
npr: MELASA, SULFITNA LUŽNICA, SIROTKA, KORUZNI SIRUP

polisaharidi: škrobni, ligidno-celulozni

Question 6

škrobni produkti

Answer 6

zrnje: koruza, ječmen, riž
gomolji: krompir

Question 7

ligidno-celulozni produkti

Answer 7

lesni odpadki
slama
koruznica
odpadki kmetijstva (sadje, zelenjava)

Question 8

melasa

Answer 8

• ostanek proizvodnje PESNEGA in TRSNEGA sladkorja
• prednosti: nizka cena, številni MO rastejo na melasi, veliko vitaminov in mineralov
• priprava za bioproces: uravnava pH, dodatek hranil (vir P in N, pekovski kvas, AK, organske kisline)
• glavni sladkor prisoten v melasi je saharoza

Question 9

shema proizvodnje saharoze - hodogram

Question 10

priprava za namnoževanje biomase melase

Answer 10

• odstranitev organskega materiala
  -zmanjšanje vsebnosti mineralov
• odstranitev SO2
• 50-55% sladkorjev
• dodatek amonijevih ionov ali uree
• dodatek biotina (trsna melasa)

Question 11

kateri vrsti melas poznamo

Answer 11

1. pesna: več saahroze, manj invertnega sladkorja
2. trsna

Question 12

koruzna omakalna vodica - corn-steep liqour

Answer 12

• ostanek proizvodnje koruznega škroba
• 45% suhe mase predstavljajo AK ali peptidi, ostalo so vitamini, mlečna kislina

od koruze škrobni del porabimo za živilsko industrijo, proteinski del zrna za koruzno omakalno vodico

Question 13

sirotka

Answer 13

sestava: laktoza, proteini, mineralne soli, mlečna kislina, vitamini

biomasa z:
- direktno asimilacijo laktoze
- encimatsko konverzijo v glukozo in galaktozo, nato produkcija s Candida utilis
- tristopenjski bioproces: anaerobni bioproces, dodatek prekurzorja vitamina B12 in PROPIONIBAKTERIJ. aeroba rast K- lactis - visoka vsebnost proteinov bogatih z žveplom

Question 14

trdni odpadki predelovalne industrije

Answer 14

ostanki predelave soje, otrobi, slama, trpine oljk in drugega sadja

bioproces poteka na trdnih substratih brez prisotnosti vode - solid state kultivacija

Question 15

3 stopnja industrijskega bioprocesa

Answer 15

primerjava bioprocesnih parametrov in izbor optimalnih fizikalno-kemijskih parametrov glede na izbran substrat in MO

Question 16

kaj uporabljamo za vzpostavitev bioprocesa

Answer 16

1. Erlenmajerice z zarezami: bolj učinkovito stresanje in se bolj približa nivoju bioreaktorjev. za optimizacijo bioprocesa
2. bioreaktor: mešalo za vnos zraka in prenos hranil

Question 17

pilotni nivo

Answer 17

je med laboratorijskim in industrijskim nivojem. v industrijskem nivoju bioproces daje donose, ki se izplačajo

Question 18

vrste bioreaktorjev

Answer 18

stekleni
industrijski: segajo skozi več nadstropij, posoda je iz nerjavečega jekla. imajo dovod sterilnega zraka, ki ga mešalo enakomerno razporedi po gojišču. ima pH elektrode, temperaturne sonde in optični čitalec za spremljanje rasti

Question 19

s čim se ukvarja industrijsko procesno inženirstvo

Answer 19

s sestavljanjem biorekatorjev

pomembno: optimiziran prenos mase - masne bilance, tehnične rešitve za vzdrževanje konstantne temperature in optimizacija prezračevanja za aerobne bioprocese

Question 20

rastna kinetika med bioprocesom

Answer 20

2^n * N
n … število generacij
N … začetno število celic

eksponentna rast

Question 21

kateri je najhitrejše deleči se MO

Answer 21

B. stearothermophilus
11 min
po njem so določili čas avtoklaviranja, ker ima najodpornejše spore

Question 22

katere bakterije rastejo hitreje paličaste ali koki

Answer 22

paličaste

Question 23

kako zračunamo specifično hitrost rasti

Answer 23

s pomočjo programov

Question 24

izkoristek

Answer 24

= količina nastalega produkta glede na količino sprejetega substrata

MO pretvarjajo substrate z reakcijami v metabolite in biomaso.

Y=dP/dS

Question 25

produktivnost

Answer 25

izkoristku dodamo časovno dimenzijo
čim večji je izkoristek v čim krajšem času

• čas praznjenja bioreaktorja
• čas pranja posode
• čas sterilizacije gojišča
• čas bioprocesa

Question 26

kaj vpliva na produktivnost

Answer 26

temperatura in pH

pomembno je vzdrževanje konstantnih pogojev bioprocesa

Question 27

nastanek produkta - katere poznamo

Answer 27

1. produkti primarnega metabolizma: nastaja hkrati kot nastaja biomasa
2. produkti sekundarnega metabolizma

Question 28

tipi fermentacij

Answer 28

tip 1: etanol,
tip 2: citronska kislina, AK (primarni metabolizem)
tip 3: encimi, antibiotiki, vitamini (sekundarni metabolizem)

Question 29

4 stopnja industrijskega biprocesa

Answer 29

izbor bioprocesa

Question 30

tipi bioprocesov

Answer 30

šaržni bioproces
kontinuirni bioproces
bioproces z dohranjevanjem

Question 31

šaržni bioproces

Answer 31

osnovni
ni dodatka substrata, razen O2
celice rastejo do primanjkljaja nutrientov/akumulacije toksičnih snovi

biomasa narašča potem se ustali. z biomaso se substrat porablja. dodajamo kisik ki začne naraščat ko substrata zmanjka. biomasa se ustavi in kisik začne naraščati (ker ni novih celic, ki dihajo)

GRAF

Question 32

kontinuirni bioproces

Answer 32

• dotok svežega medija v bioreaktor
• hkrati se volumen ohranja z odstranjevanjem biomase
• toliko ko dovedemo svežega gojišča toliko odvedemo biomase
• kako hitro dodajamo sveže gojišče je odvisno od specifične hitrosti rasti MO
• celice ohranjamo v eksponentni fazi rasti

KEMOSTAT: koncentracija biomase je konstantna z dodajanjem enake koncentracije omejujočega faktorja rasti

TURBIDOSTAT: koncentracija biomase je konstantna s prilagodljivostjo dotoka substrata glede na variiranje biomase v ravnotežju

GRAF

Question 33

bioproces z dohranjevanjem

Answer 33

• dohranjujemo glede na potrebe rasti (med zaprtim in odprtim bioprocesom)

3 variiacije sistema:
1. eksponentno povečan dotok hranil glede na potrebe rasti (eksponentno povečanje biomase)
2. le limitirajoče hranilo se dodaja v obliki koncentrata (minimalno povečanje volumna)
3. konstantna koncentracija limitirajočega hranila (kot v kontinuiranem bioprocesu)

Question 34

prednosti in slabosti šaržnega bioprocesa

Answer 34

prednosti: raznolikost bioprocesov, majhna stopnja tveganja za kontaminacije, možna popolna poraba substrata

slabosti: veliki stroški dela, veliko časa brez obratovanja (sterilizacija, praznjenje, čiščenje)

Question 35

prednosti in slabosti kontinuirnega bioprocesa

Answer 35

prednosti: visoka učinkovitost kapacitete bioreaktorja, visoka produktivnost, avtomatizacija, konstantna kakovost produkta

slabosti: problemi s kontaminacijami, divjimi sevi nad mutanti ali GSO, nefleksibilni

Question 36

prednosti in slabosti bioprocesa z dohranjevanjem

Answer 36

prednosti: nadzor nad potekom bioprocesa z dodatkom hranil, visoka gostota celic veliko produkta

slabosti: določeni problemi skupni šaržnim in kontinuiranim bioreaktorjem

Question 37

tipi bioreaktorskih posod

Answer 37

• z mešalom: za submerzno kultivacijo (tekoče gojišče)
• bioreaktor s curkom vstopnega zraka: če imamo micelj, da ne pretrgamo hif
• pladenjski bioreaktor: za sojino omako, citronsko kislino
• rotacijski bioreaktor: za solid state

Question 38

shema bioprocesa

Answer 38

1. pripravljalni procesi: pripravimo snovi za bioproces
2. zaključni procesi: od produkta do čiščenja: razgradnja celice ali pa čiščenje - odstranitev celic oz. ostankov

Question 39

zaključni proces

Answer 39

od produkta do čiščenja
razgradnja celice ali pa čiščenje -odstranitev celic oz. ostankov. celice razgradimo MEHANSKO (ultrazvok, francoska preša, kroglični mlin), z OSMOTSKIM ŠOKOM ali pa s TEMPERATURNIM ŠOKOM. celice razgradimo in čistimo ko je produkt intracelularen. sledi čiščenje s CENTRIFUGIRANJEM ali FILTRACIJO.

naslednji korak je koncentriranje: evaporacija/precipitacija (spremenimo pI)/ultrafiltracija

sedi čiščenje: ekstrakcija/kromatografija

sušenje: razprševanje

shema!