docProjektowanie Procesów Biotechnologicznych
download 
Reklamacja Transkrypt
Projektowanie Procesów Biotechnologicznych
Projektowanie Procesów Biotechnologicznych wykład 8 listopad 2013 Ograniczenia bilansowe 1 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans tlenu - stopnie redukcji Przykład Γ i γ: S + N + O2 --> X + P + CO2 + H2O glukoza + sole amonowe + O2 --> biomasa + etanol + CO2 + H2O CH2O + NH3 + O2 --> CH1,83O0,54N0,1 + etanol + CO2 + H2O ΓS = δS + aS - 2bS γ = ΓS - (ci/cN)ΓN δS νS + δN νN = δX νX + δP νP + δC νC 2 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans tlenu - stopnie redukcji CH2O + NH3 + O2 --> CH1,83O0,54N0,1 + etanol + CO2 + H2O Γ CH2O S NH3 N CH1,83O0,54N0,1 X CH3O0,5 P γ 3 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans tlenu - stopnie redukcji CH2O + NH3 + O2 --> CH1,83O0,54N0,1 + etanol + CO2 + H2O Γ γ CH2O S 4 4 NH3 N 3 0 CH1,83O0,54N0,1 X 4,75 4,45 CH3O0,5 P 6 6 4 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Stopnie redukcji Dlaczego Γ i γ nie różnią się w pewnych przypadkach? Jak na wartość Γ wpłynie różna zawartość azotu w węglomolu substancji? ΓS = δS + aS - 2bS Dlaczego do obliczeń Γ nie używa się c? CδHaObNc + nO2 --> δ CO2 + 1/2 a H2O + 1/2 c N2 Co to znaczy, że "stopień redukcji źródła azotu jest stanem odniesienia"? γ = ΓS - (ci/cN)ΓN 5 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans elektronów Bilans elektronów νO = ↑ na tlen 1/4 [ νS γS ↑ oderwane od substratu - νX γX - νP γP] ↑ na biomasę ↑ na produkt 6 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans tlenu Względny stopień redukcji jest zależny od związku będącego źródłem azotu. Można obliczyć współczynnik zużycia tlenu: 7 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Bilans tlenu Współczynnik zużycia tlenu: yOX = νO/νX Uwzględniając współczynnik wydajności biomasy, yXS, Można obliczyć współczynnik zużycia tlenu, yOX,: νO =1/4 [ νS γS - νX γX - νP γP] / νX ... 8 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Ograniczenia bilansowe Ograniczenie ze względu na bilans tlenu Ograniczenie ze względu na bilans węgla: Prosty przypadek, brak wyróżnionego produktu: Dla yps = 0 prosty limit współczynnika wydajności biomasy γS< γX – ograniczenie wynikajace z bilansu tlenu γS > γX – ograniczenie wynikajace z bilansu węgla (yXS = 1) 9 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Ograniczenia bilansowe Ograniczenia współczynników wydajności 10 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Ograniczenia bilansowe linie ciągłe łączą punkty: linie przerywane łączą punkty: 11 Bilansowanie wzrostu mikroorganizmów Ograniczenia bilansowe Co to jest ograniczenie tlenu? Czy zwiększając ilość dostępnego tlenu, zwiększymy yXS? Co to znaczy, że γS jest mniejsze od γX? Pytanie odnosi się do znaczenia stopnia redukcji. Rozważ reakcję z tlenem. Co dzieje się z "nadmiarem" tlenu? 12
