autoreferat - Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska

AUTOREFERAT
1. Imię i Nazwisko.
Marek Solecki
2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne – z podaniem nazwy, miejsca
i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej.
Dyplom ukończenia studiów magisterskich – dziennych, Wydział Mechaniczny
Politechniki Łódzkiej, Łódź, 1988
Dyplom doktora nauk technicznych, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony
Środowiska Politechniki Łódzkiej, Łódź, 1998, tytuł rozprawy: „Analiza pracy
młynów perełkowych poziomych”
3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/
artystycznych.
Asystent stażysta, Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Politechnika
Łódzka, 1988-1989
Asystent, Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Politechnika Łódzka, 19891992
Asystent, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika
Łódzka, 1992-1998
Technik chemik, Wydział
Politechnika Łódzka, 1998
Inżynierii
Procesowej
i
Ochrony
Środowiska,
Adiunkt, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Politechnika Łódzka, od
1998
4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca
2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule
w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.):
a) tytuł osiągnięcia naukowego,
Mechaniczna dezintegracja komórek mikroorganizmów
b) (autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa),
Marek Solecki, Mechaniczna dezintegracja komórek mikroorganizmów, Zeszyty
Naukowe Politechniki Łódzkiej, 1114, 421 (2012) 1-96.
c) omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników
wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania.
Zamieszczono krytyczną analizę modelowania matematycznego procesu
dezintegracji komórek mikroorganizmów realizowanego w młynach perełkowych.
Wykazano konieczność prowadzenia dalszych rozważań i badań celem dotarcia
do natury zjawisk występujących podczas technologicznego uwalniania związków
wewnątrzkomórkowych. Skuteczność prowadzonych tak ukierunkowanych
działań może przyczynić się do osiągnięcia dalszego znaczącego postępu
technicznego.
Przedstawiono opracowaną teorię losowego przekształcania rozproszonych
obiektów materialnych w ograniczonym ośrodku. Na jej podstawie zbudowano
ogólny model fenomenologiczny oparty na cyrkulacji masy pomiędzy rodzajami
objętości różniącymi się właściwościami. W modelu założono możliwości
przekształcania materii w wyniku działania czynników fizycznych, chemicznych
lub biologicznych w rozproszonych rodzinach objętości generowanych losowo,
w przestrzeni ośrodka materialnego. Przedstawiono ogólny opis matematyczny
przekształcania materii w postaci układu nieliniowych równań różniczkowych
pierwszego rzędu. Podano obszary zastosowań teorii do badania, modelowania,
optymalizacji lub zarządzania procesami w takich dziedzinach, jak technologia
przemysłowa, ochrona środowiska, chemia, biologia, medycyna, weterynaria,
higiena i rolnictwo. Wykazano możliwość analizowania fundamentalnych zjawisk
i mechanizmów badanych procesów.
Teorię przekształcania materii rozproszonej wykorzystano do modelowania
dezintegracji mikroorganizmów. Zbudowano model fenomenologiczny procesu
przeprowadzanego w wypełnieniu elementami sferycznymi. Badania wykonano
dla drożdży piekarskich Saccharomyces cerevisiae dezintegrowanych w młynie
perełkowym. Kinetykę rozrywania komórek wyznaczono za pomocą
komputerowej analizy obrazów mikroskopowych. Przebieg uwalniania związków
wewnątrzkomórkowych badano metodą Bradforda oraz na podstawie pomiarów
absorbancji przy długości fali 260 nm. Przeprowadzono badania wpływu
dezintegracji komórek na własności reologiczne zawiesiny drożdży
i otrzymywanego z niej supernatantu.
Wykazano znaczny wpływ wielkości mikroorganizmów na stałą szybkość ich
rozrywania. Przedstawiono oparty na modelu fenomenologicznym matematyczny
opis procesu. Wykazano możliwość występowania nieliniowego przebiegu
dezintegracji spowodowanego zanikaniem w trakcie procesu kolejno
największych frakcji rozmiarowych komórek. Przy bardzo małej koncentracji
mikroorganizmów prawdopodobieństwo wystąpienia takiego efektu jest bardzo
duże. Jego wartość maleje wraz ze zwiększaniem stężenia biomasy. W oparciu
o matematyczny model wykazano znaczną intensyfikację oddziaływań między
komórkami wraz ze zwiększaniem stężeń zawiesiny w zakresie dużych jej
wartości. Rezultaty te potwierdzono wynikami badań reologicznych. Podano
hipotezy odchyleń przebiegu procesu od liniowości dla dużych i bardzo dużych
stężeń zawiesiny.
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo - badawczych (artystycznych).
Studia wyższe ukończyłem na Wydziale Mechanicznym Politechniki Łódzkiej.
W dniu 23 września 1988 roku obroniłem, wykonaną pod kierunkiem doc. dr. inż.
Zbigniewa Wrocławskiego, pracę magisterską zatytułowaną „Mechanizm
nicielnicowy o wysokiej częstotliwości pracy” [1]. Jest to studium projektu
i konstrukcji mechanizmu stosowanego w krosnach tkackich zdolnego pracować
2
z częstotliwością co najmniej 10 Hz, to jest od około czterech do pięciu razy
większą od stosownych w znanych wówczas na świecie rozwiązaniach. Na
opracowaną oryginalną wiotką konstrukcję zawieszoną na elastycznych cięgnach
z włókien węglowych, mogącą pracować z częstotliwością drgań własnych
w założonym obszarze, uzyskano ochronę patentową [2]. Praca magisterska
została wyróżniona przez organizację NOT w konkursie prac najbardziej
przydatnych dla regionu łódzkiego. Na ostatnim roku studiów uczestniczyłem
również w pracach projektowych, konstrukcyjnych i badawczych dotyczących
łożyskowania gazowego wirówek do przędzenia bezwrzecionowego.
W dniu 16 listopada 1988 roku podjąłem pracę w Instytucie Inżynierii
Chemicznej i Procesowej Politechniki Łódzkiej. Pracowałem na stanowisku
asystenta stażysty w Katedrze Aparatury Procesowej pod kierownictwem prof. dr.
hab. inż. Andrzeja Heima. W początkowym okresie zatrudnienia zapoznałem się
z zakresem prac badawczych prowadzonych w Katedrze dotyczących procesów
mielenia, granulacji, mieszania, przesiewania i adsorpcji. Podjąłem również
prowadzenie własnych badań w zakresie procesów realizowanych w młynach
mieszalnikowych.
Po upływie roku, zgodnie z przyjętym cyklem awansów personelu naukowodydaktycznego, zostałem przeniesiony na stanowisko asystenta. Od chwili
zatrudnienia na Politechnice Łódzkiej zajmowałem się pracami projektowymi
i konstrukcyjnymi dotyczącymi młynów mieszalnikowych. Są one wykorzystywane
do mikrorozdrabniania i dyspergowania ziaren, cząstek ciała stałego w cieczy
oraz dezintegrowania komórek mikroorganizmów. Do podjęcia tej problematyki
skłoniło mnie szerokie wykorzystanie młynów perełkowych w różnych gałęziach
przemysłu, przykładowo do produkcji: pigmentów, farb i lakierów, farb drukarskich
i tekstylnych, farmaceutyków, odczynników do analiz klinicznych, kosmetyków,
środków piorących, mas ceramicznych, środków ochrony roślin, czy środków
spożywczych, takich jak czekolady, majonezy, masy orzechowe i kakaowe.
Pracowałem w zespole czteroosobowym kierowanym przez prof. Andrzeja Heima.
Brałem udział w pracach projektowych dotyczących młynów perełkowych
z mieszadłem wielotarczowym i z mieszadłem kielichowym oraz opracowaniu
dokumentacji technicznej poziomego młyna z mieszadłem wielotarczowym
o pojemności 10 dm3 [3]. Jestem współautorem czterech opatentowanych
rozwiązań konstrukcyjnych młynów zarejestrowanych pod numerami 165623
(Młyn perełkowy) [4], 165624 (Młyn perełkowy) [5], 165852 (Rozdzielacz
szczelinowy) [6] i 167269 (Młyn perełkowy) [7]. Do roku 1994 opracowałem
konstrukcje i zbudowałem dwa laboratoryjne młyny perełkowe: z mieszadłem
wielotarczowym oraz z mieszadłem wielotarczowym i nieruchomymi przegrodami.
Po przejściu na stanowisko asystenta swoje zainteresowania badawcze
skierowałem na realizowany w młynach perełkowych proces dezintegracji
mikroorganizmów. Było to podyktowane szerokim i spektakularnym
wykorzystywaniem związków pozyskiwanych z wnętrza komórek. Dają one
możliwość – często jedyną – zaspakajania szeregu potrzeb człowieka,
potęgowanych dynamiką współcześnie zmieniającego się otoczenia. Komercyjne
znaczenie zyskały między innymi wewnątrzkomórkowe tłuszcze, aminokwasy,
witaminy i enzymy. Przykładowo te ostatnie pozwalają na kształtowanie
i utrwalanie cech użytkowych środków spożywczych, konwersje antybiotyków,
czy leczenie chorób nowotworowych. Obecnie zakres wykorzystania
wewnątrzkomórkowych substancji zwiększają możliwości genetycznego
modyfikowania drobnoustrojów pozwalając między innymi, jak się aktualnie
3
sądzi, na bezpieczne ich użycie. W celu wyodrębnienia związków
wewnątrzkomórkowych niezbędne jest zniszczenie ścian komórkowych.
Efektem mojego zaangażowania w prace badawcze były również publikacje
zespołowe zamieszczone w Materiałach Sympozjum Naukowego CPBP 04.11
"Doskonalenie procesów biotechnologicznych" [8], Biuletynie Ośrodka Badawczo
Rozwojowego Maszyn dla Przetwórstwa Płodów Rolnych [9] oraz materiałach
konferencyjnych "Postępy inżynierii bioreaktorowej Łódź'93" [10]. Prace powyższe
dały podstawy do ukształtowania zespołu badawczego zdolnego realizować
ambitne plany badawcze. Stąd też w latach 1994-97 mogłem być wykonawcą
projektu badawczego 3 P405 046 07 zatytułowanego „Dezintegracja
mikroorganizmów w poziomym młynie perełkowym z mieszadłem wielotarczowym
i stałymi przegrodami” kierowanego przez prof. Andrzeja Heima [11]. Pozyskane
środki finansowe z KBN pozwoliły nam wówczas na zakup sprzętu badawczego
i realizację śmiałych przedsięwzięć. Podjęliśmy też regularną współpracę
z Instytutem Technologii Fermentacji i Mikrobiologii na Wydziale Chemii
Spożywczej Politechniki Łódzkiej. Pierwsza praca z tego okresu, dotycząca efektu
umieszczonych w młynie z mieszadłem wielotarczowym nieruchomych przegród,
zaprezentowana była na Konferencji Naukowej "Inżynieria chemiczna,
współczesne kierunki badawcze w aspektach praktycznych" w 1994 roku,
w Krakowie [12]. Rezultaty obszernych badań dotyczące porównania procesu
dezintegracji w młynach mieszalnikowych o różnej konstrukcji przedstawiliśmy
z prof. Andrzejem Heimem na 12th International Congress of Chemical and
Process Engineering CHISA'96" w Pradze [13]. W kolejnym roku analizę pracy
różnych typów młyna z wielotarczowym mieszadłem poziomym przedstawiliśmy
w dwóch pracach na 1st European Congress on Chemical Engineering we
Florencji [14 i 15]. Rok później na 3th World Congress on Particle Technology
w Brighton [16] wspólnie z prof. Andrzejem Heimem zaprezentowaliśmy
fundamentalną metodę modelowania procesu dezintegracji mikroorganizmów
przeprowadzanego w młynach perełkowych. W modelu fenomenologicznym
przyjęto, że rozrywanie ścian komórkowych drożdży następuje podczas
przemieszczania ich z objętości Vα do objętości Vβi. Objętość Vα zdefiniowano,
jako bezpieczną dla mikroorganizmów, charakteryzującą się intensywnym
mieszaniem zawiesiny. Objętość Vβ jest sumą objętości Vβi wytwarzanych przez
kulki wypełniające młyn. Objętość Vβi zdefiniowano, jako niedostępną dla żywych
mikroorganizmów. Zawiesina mikroorganizmów zajmuje w młynie objętość V,
będącą sumą objętości Vα i Vβ. Uwalnianie związków wewnątrzkomórkowych
zachodzi po rozerwaniu ścian komórkowych i błon cytoplazmatycznych w całej
objętości V. Matematyczny opis modelu, dla przyjętego ograniczonego zakresu
jego cech, ma postać liniowego równania różniczkowego pierwszego rzędu.
Rozległe badania potwierdzające prawidłowość opracowanego modelu opartego
na przepływie masy pomiędzy dwoma objętościami prezentowano tego samego
roku na 9th European Symposium on Comminution w Albi [17]. Praca ta,
zawierająca również podstawy modelu interakcyjnego dezintegrowania
mikroorganizmów, opublikowana została w Powder Technology [18]. Zwrócono
w niej uwagę na odchylenia przebiegu procesu od liniowości i wyjaśniono je
zmianami warunków prowadzenia procesu powodowanego jego przebiegiem.
Aspekty pracy ciągłej i modelowanie procesu przeprowadzanego w takich
warunkach przedstawiono w pracy, której również byłem współautorem, na 13th
International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA'98"
w Pradze [19]. W roku poprzedzającym ten kongres na zaproszenie prof.
4
Františka Riegera wygłosiłem w České Vysoké Učení Technické w Pradze referat
dotyczący procesów dezintegracji mikroorganizmów przeprowadzanych
w młynach mieszalnikowych.
Ze względu na uzyskiwane znaczne postępy naukowo-badawcze,
problematyka dezintegracji komórek mikroorganizmów została przeze mnie
wybrana na temat mojej rozprawy doktorskiej. Promotorem napisanej przeze
mnie pracy na temat „Analiza pracy młynów perełkowych poziomych” [20] był
prof. dr hab. inż. Andrzej Heim. Recenzentami byli prof. dr hab. inż. Michał Dyląg
z Politechniki Krakowskiej i dr hab. Zdzisława Libudzisz z Politechniki Łódzkiej.
Pracę obroniłem w dniu 28 września 1998 roku.
Od dnia 1 listopada 1998 roku zostałem mianowany przez Rektora
Politechniki Łódzkiej na stanowisko adiunkta w Katedrze Aparatury Procesowej
Politechniki Łódzkiej, gdzie pracuję do dnia dzisiejszego. W latach 1998-2001
brałem udział, jako główny wykonawca, w realizacji trzyletniego grantu badawczorozwojowego 3T09C 045 15, finansowanego przez Komitet Badań Naukowych,
na temat „Kinetyka dezintegracji komórek drożdży w młynie perełkowym” [21].
Badania procesu przeprowadzono w różniących się konstrukcyjnie młynach:
z mieszadłem wielotarczowym, z mieszadłem wielotarczowym i nieruchomymi
przegrodami oraz wąskoprześwitowym z mieszadłem kielichowym. W wyniku
realizacji projektu opisano kinetykę procesu dezintegracji mikroorganizmów
w młynach perełkowych przy bardzo dużych stężeniach zawiesiny. Opracowano
podstawy teorii mechanizmów niszczenia komórek w cyrkulującym wypełnieniu.
Zbadano przypadki występowania nieliniowego przebiegu procesu i określono
warunki jego występowania. Uzyskane rezultaty prezentowałem w referacie
plenarnym na III Kongresie Technologii Chemicznej „Technologia chemiczna na
przełomie wieków” w roku 2000 w Gliwicach [22]. Dalsze osiągnięcia w tym
zakresie przedstawione były w kraju na Konferencji Naukowo-Technicznej
"Budowa i eksploatacja maszyn przemysłu spożywczego" BEMS'2000 w Opolu –
Pokrzywnie [23], II Ogólnopolskiej Konferencji "Operacje mechaniczne inżynierii
procesowej" w Spale 2000 [24], i poza granicami Polski na 14th International
Congress of Chemical and Process Engineering CHISA'2000 w Pradze [25], 3rd
European Congress of Chemical Engineering w Norymberdze [26], 6th World
Congress of Chemical Engineering w Melbourne [27] i 4th World Congress on
Particle Technology w Sydney [28]. W tym czasie powstało szereg artykułów,
których byłem współautorem, opublikowanych między innymi w takich pismach
jak Inżynieria Chemiczna i Procesowa [29, 30] i Przemysł Chemiczny [31]. Na
konferencji w Heidelbergu wygłosiłem swój pierwszy referat na temat przypadków
odchylenia przebiegu procesu dezintegracji mikroorganizmów od liniowości [32].
Większość wykonywanych przeze mnie badań przeprowadzana byłą dla
drożdży piekarskich Saccharomyces cerevisiae [8-22, 24-32]. Wiąże się to tak
z bezpieczeństwem pracy, jak i znaczeniem tych mikroorganizmów w inżynierii
genetycznej. Posiadają one mały haploidalny genom i krótki czas namnażania.
Nieliczne prace badawcze zostały poświęcone procesowi dezintegracji komórek
drożdży winnych S. cerevisiae [33] oraz bakterii mlekowych Lactococus lactis ssp.
lactis t [23].
Obecność na międzynarodowych imprezach naukowych pozwoliła na liczne
kontakty oraz nawiązanie współpracy z innymi ośrodkami na świecie,
zajmującymi się tematyką zbliżoną do naszej. Od 1998 roku rozpoczęła się
nasza, zainicjowana przez prof. Andrzeja Heima, współpraca z pracownikami
Laboratoire de Génie Chemique z Tuluzy. Byłem uczestnikiem programów
5
współpracy dwustronnej polsko-francuskiej realizowanych w ramach projektu
Polonium 2000 i Polonium 2001 na temat „Analiza procesów obróbki zawiesiny
prowadzona w młynach perełkowych” [34 i 35]. W wyniku wspólnie prowadzonych
badań powstały prace dotyczące zmian własności reologicznych zawiesiny
mikroorganizmów poddawanych dezintegracji w młynie perełkowym. Wspólne
prace prezentowane były na 4th European Congress of Chemical Engineering
w Granadzie [36], 3rd International Conference on Engineering Rheology
w Zielonej Górze [37] oraz 5th World Congress on Particle Technology
w Orlando [38]. W pracach tych przedstawiono złożone zmiany własności
reologicznych związane z niszczeniem mikroorganizmów. Wykazano
występowanie znacznego zmniejszania lepkości pozornej zawiesiny komórek
drożdży wraz z ich ubywaniem, spowodowanym dezintegracją w zawiesiach
o dużych stężeniach. Opisany został również efekt przeciwny zwiększania
lepkości pozornej, spowodowany uwalnianiem związków wewnątrzkomórkowych
i mikromieleniem fragmentów ścian komórkowych. Obszerne rezultaty badań
własności reologicznych różnymi metodami pomiarowymi przedstawiono we
wspólnej pracy w International Journal of Applied Mechanics and Engineering [39]
opublikowanej w 2005 roku.
W latach 2004-2007 byłem kierownikiem trzyletniego projektu badawczego
własnego 4 T09C 050 24 na temat „Modelowanie procesu mechanicznej
dezintegracji mikroorganizmów” [40]. Efektem jego realizacji było powstanie kilku
bardzo istotnych prac z zakresu teorii dezintegracji mikroorganizmów.
W opracowaniu prezentowanym na 5th International Conference for Conveying
and Handlings of Particulate Solids w Sorrento [41], na podstawie komputerowych
badań obrazów mikroskopowych, wykazałem zależność szybkości kinetyki
dezintegracji komórek mikroorganizmów od ich wielkości. Wykazałem, że stała
szybkości rozrywania najmniejszych komórek jest około dziesięć razy mniejsza
niż stała szybkości rozrywania komórek największych. Korzystając z modelu
opartego ma przepływie masy dowiodłem, że suma liniowych kinetyk niszczenia
poszczególnych frakcji rozmiarowych mikroorganizmów ma przebieg liniowy.
Wykazałem również, że nieliniowość przebiegu procesu dla bardzo małych stężeń
zawiesiny jest następstwem zanikania podczas procesu kolejno największych
frakcji rozmiarowych komórek. Na 5th World Congress on Particle Technology
w Orlando [42] zaprezentowałem referat dotyczący porównania metod
badawczych morfologii komórek mikroorganizmów. Korzystając z rezultatów
komputerowej analizy obrazów mikroskopowych sporządziłem elipsoidalny model
komórki drożdży. Był on stosowany w dalszych pracach po przyjęciu tezy, że
mikroorganizmy niszczone są mechanicznie głównie w wyniku rozrywania ścian,
co najmniej przy współudziale obciążenia ściskającego komórkę, działającego
wzdłuż jej osi krótkiej. Założenie to przyjąłem po analizie wyników szeregu
przeprowadzonych eksperymentów, polegających na rozrywaniu pojedynczych
komórek drożdży mikronarzędziami sterowanymi za pomocą mikromanipulatorów.
Niejednorodność budowy, grubości i sztywności ścian komórkowych powoduje,
że mikroorganizmy ściskane wzdłuż osi długiej odkształcają się asymetrycznie
i dzięki zgromadzonej energii katapultują się ze strefy zagrożenia. Cecha taka
ukształtowana ewolucyjnie zapewnia większą przeżywalność mikroorganizmów
w ich środowisku bytowania.
W pracy prezentowanej na 2nd CIGR Section VI International Symposium on
Future of Food Engineering w Warszawie [43] wykazaliśmy, że zwiększanie stałej
szybkości rozrywania komórek, występujące ze zwiększaniem stężenia zawiesiny
6
mikroorganizmów, wyklucza możliwość zastosowania liniowego opisu procesu.
Na podstawie analizy rozkładu wielkości komórek i przestrzennego
rozmieszczenia drożdży w fazie ciągłej stwierdzono znaczne nasilanie się
oddziaływań między komórkami wraz ze zwiększaniem ich koncentracji. Stała
szybkości jest zależna od liczby komórek mikroorganizmów w zawiesinie. Na
przebieg procesu ma wpływ zarówno początkowa liczba komórek, jak i stopień
dezintegracji mikroorganizmów. Zbudowany interakcyjny model przebiegu
rozrywania komórek opisano nieliniową zależnością i opublikowano w Journal of
Food Engineering w 2007 [44]. Uwzględnia on w kinetyce wpływ zmieniających
się podczas dezintegracji warunków wynikających z przebiegu procesu. Analizę
nieliniowości przebiegu procesu dezintegracji mikroorganizmów w młynach różnej
konstrukcji zamieściłem w publikacjach pt.: „Yeast disintegration in a bead mill”
[45] i „Analiza kinetyki procesu dezintegracji mikroorganizmów” [46].
Obecnie opracowałem model procesu dezintegracji mikroorganizmów oparty
na cyrkulacji masy pomiędzy trzema objętościami. Podstawy modelowania
i model prezentowałem na ostatnich konferencjach w 2009 roku 6 th International
Conference for Conveying and Handling of Particulate Solids w Brisbane [47], 8th
World Congress of Chemical Engineering w Montrealu [48] i V Ogólnopolskiej
Konferencji Operacje Mechaniczne Inżynierii Procesowej w Słoku [49].
W prezentowanych
pracach
przedstawiłem
fenomenologię
niszczenia
mikroorganizmów w młynie perełkowym za pomocą sferycznych elementów
wypełnienia. Przyjąłem, że komórka o wielkości ai rozrywana jest po
wprowadzeniu do wytworzonej przez kulki objętości niszczenia V i. Zawiesina
mikroorganizmów zajmuje również składowe objętości młyna Vαi i Vβi. W pierwszej
zachodzi intensywne mieszanie i panują warunki bezpieczne dla
mikroorganizmów o wielkości ai. Z kolei w wytwarzanych przez kulki objętościach
Vβi niemożliwe jest istnienie żywych mikroorganizmów o wielkości a i. W pracach
zamieszczono matematyczny model procesu. Potwierdziłem, że rozrywanie ścian
komórkowych największych mikroorganizmów przebiega ponad dziesięciokrotnie
szybciej od rozrywania komórek najmniejszych. Zaprezentowany sposób
modelowania procesu dezintegracji mikroorganizmów w młynach perełkowych
przy niewielkiej komplikacji daje dużo korzyści. Pozwala na ujęcie w opisie
większej liczby zjawisk, w porównaniu z modelem opartym na przepływie masy
tylko pomiędzy objętością V i V . Możliwe jest uwzględnienie rozrywania
komórek bez dalszego ich przemieszczania do objętości V , a nawet niszczenia
komórek przez elementy wypełnienia bez wytwarzania objętości V (są to
przypadki nieistniejące w teorii modelu opartego na przepływie masy między
dwoma objętościami). Pozwala na ujęcie wpływu na przebieg procesu
przykładowo takich czynników, jak zróżnicowana wielkość, wytrzymałość i postać
morfologiczna komórek. Umożliwia opisywanie przebiegów liniowych
i nieliniowych procesu. Pozwala na korzystniejsze uwzględnienie w opisie różnych
mechanizmów niszczenia drobnoustrojów (walcowanie, rozcieranie, zderzenie)
w porównaniu z możliwościami innych modeli. Daje również podstawy do
przeprowadzenia dogodniejszej matematycznej optymalizacji warunków pracy
młyna.
W latach 2009-2011 opracowałem podstawy teorii przekształcania materii
rozproszonej i oparty na niej uogólniony model niszczenia mikroorganizmów.
Część uzyskanych rezultatów została zamieszczona w rozdziale The Release of
Compounds from Microbial Cells monografii Mass Transfer – Advanced Aspects
[50].
7
Kilkukrotnie byłem recenzentem prac, publikowanych między innymi
w Bioresource Technology, Annals of Microbiology, Applied Biochemistry and
Biotechnology, a dotyczących zagadnień z dziedziny, którą się zajmuję. Na
zaproszenie wydawnictwa InTech napisałem rozdział zamieszczony w monografii
Mass Transfer – Advanced Aspects [50]. Zostałem zaproszony do uczestnictwa
w multidyscyplinarnej interaktywnej bazie danych naukowców iAMscientist oraz
do uczestnictwa w bazie danych autorów InTech.
Jestem autorem bądź współautorem około 100 prac, z czego prawie 30 to
artykuły zamieszczone w czasopismach polskich i zagranicznych. Pozostałe
publikacje stanowią prace prezentowane na krajowych i międzynarodowych
konferencjach naukowych oraz rozdziały zamieszczone w dwóch książkach.
W swoim dorobku mam również współautorstwo pięciu patentów.
Jestem członkiem Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Mechaników
Polskich oraz European Federation of Biotechnology.
LITERATURA CYTOWANA W AUTOREFERACIE
[1]
M. Solecki, Mechanizm tworzenia przesmyku dla krosna wysokowydajnego,
praca magisterska, Politechnika Łódzka, 1988.
[2] Z. Wrocławski, J. Cybart, M. Solecki, "Nicielnica", Pat. RP nr 151810, 1990-0417.
[3] Dokumentacja techniczna młyna perełkowego poziomego o pojemności 10 dm 3.
[4] A. Heim, M. Grzelak, M. Solecki, "Młyn perełkowy", Pat. RP nr 165623, 199408-09.
[5] A. Heim, R. Czerski, M. Grzelak, M. Solecki, "Młyn perełkowy", Pat. RP nr
165624, 1994-08-11.
[6] A. Heim, R. Czerski, M. Solecki, "Rozdzielacz szczelinowy", Pat. RP nr
165852,1995-02-28.
[7] A. Heim, R. Czerski, M. Solecki, "Młyn perełkowy", Pat. RP nr 167269, 1995-0831.
[8] A. Heim, R. Czerski, M. Solecki, Badania procesu dezintegracji komórek
drobnoustrojowych w młynach perełkowych, Sympozjum Naukowe CPBP 04.11
"Doskonalenie procesów biotechnologicznych", Materiały, t. 2, 263-269, Łódź,
13-14 grudnia 1990
[9] A. Heim, R. Czerski, M. Solecki, Porównanie efektywności dezintegracji
komórek drożdży w młynach perełkowych poziomym i kielichowym, V
Ogólnokrajowa Sesja Naukowa "Postępy Inżynierii Bioreaktorowej Łódź'93",
Łódź-Pleszew, 7-9 września 1993.
[10] A. Heim, R. Czerski, M. Solecki, Porównanie efektywności dezintegracji
komórek drożdży w młynach perełkowych poziomym i kielichowym, Biuletyn
Ośrodka Badawczo Rozwojowego Maszyn dla Przetwórstwa Płodów Rolnych,
Pleszew, 26-34, 1993.
[11] Projekt badawczo-rozwojowy 3 P405 046 07 „Dezintegracja mikroorganizmów
w poziomym młynie perełkowym z mieszadłem wielotarczowym i stałymi
przegrodami” finansowany przez KBN w latach 1994-97.
[12] A. Heim, M. Solecki, Analiza wpływu przegród w młynie perełkowym na efekt
dezintegracji mikroorganizmów Saccharomyces cerevisiae, Konferencja
Naukowa "Inżynieria chemiczna - współczesne kierunki badawcze w aspektach
praktycznych", Materiały, t. 1, str. 149-156, Kraków, 9-10 czerwca 1994.
8
[13] A. Heim, M. Solecki, Analysis of yeast disintegration in horizontal ball mills, 12th
International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA'96, CDROM, Praha, Czech Republic, 25-30 August 1996.
[14] A. Heim, M. Solecki, The influence of disk-to-disk distance on disintegration
effect in the baffled ball mill, Proceedings of the 1st European Congress on
Chemical Engineering, 4, 2663-2666, Florence, Italy, 4-7 May 1997.
[15] A. Heim, M. Solecki, Disintegration of yeast cells in the horizontal ball mill with
a multi-disk impeller, Proceedings of the 1st European Congress on Chemical
Engineering, 4, 2667-2670, Florence, Italy, 4 -7 May 1997.
[16] A. Heim, M. Solecki, Disintegration of microorganisms in a circulating bed of
balls, Proceedings of the 3rd World Congress on Particle Technology, CD-ROM,
Brighton UK, 6-9 July 1998, ISBN 0-85295-401-8.
[17] A. Heim, M. Solecki, Disintegration of microorganisms in a horizontal ball mill
with a multi-disk impeller, Proceedings of the 9th European Symposium on
Comminution, 2, str. 677-686, Albi, France, 8-10 September 1998.
[18] A. Heim, M. Solecki, Disintegration of microorganisms in bead mill with a multidisk impeller, Powder Technology, 105 (1-3), 1999, 389-395.
[19] A. Heim, M. Solecki, R. Czerski, Yeast distribution in the ball mills in the flow
conditions, Proceedings of the 13th International Congress of Chemical and
Process Engineering CHISA'98", CD-ROM of full texts P1.79, Summaries 7 p.
121, Praha, Czech Republic, 23-28 August 1998, ISBN 80-86059-26-X.
[20] M. Solecki, Analiza pracy młynów perełkowych poziomych, praca doktorska,
Politechnika Łódzka, 1998.
[21] Projekt badawczo-rozwojowy 3T09C 045 15 „Kinetyka dezintegracji komórek
drożdży w młynie perełkowym” finansowany przez KBN w latach 1998-2001.
[22] A. Heim, M. Solecki, Dezintegracja mikroorganizmów w młynie mieszalnikowym,
Streszczenia III Kongresu Technologii Chemicznej "Technologia chemiczna na
przełomie wieków", str. 317, Gliwice, 5-8 września 2000, ISBN 83-913676-1-4.
[23] A. Heim, M. Solecki, Dezintegracja bakterii mlekowych w młynie perełkowym, IX
Konferencja Naukowo-Techniczna "Budowa i eksploatacja maszyn przemysłu
spożywczego" BEMS'2000, Opole – Pokrzywna, 6-8 września 2000.
[24] A. Heim, M. Solecki, Dezintegracja mikroorganizmów w młynie z mieszadłem
kielichowym, II Ogólnopolska Konferencja "Operacje mechaniczne inżynierii
procesowej", Łódź-Spała, 14-16 czerwca 2000.
[25] A. Heim, M. Solecki, Disintegration of microorganisms in the bead mill a bellshaped impeller, 14th International Congress of Chemical and Process
Engineering CHISA'2000, CD-ROM P1.181, Summaries 3 p. 240, Praha,
Czech Republic, 27-31 August 2000, ISBN 80-86059-30-8.
[26] A. Heim, M. Solecki, Yeast cell disintegration in the bead mill with a multi-disk
impeller, Proceedings of the 3rd European Congress of Chemical Engineering,
CD-ROM Nuremberg, Germany, 26-28 June 2001.
[27] A. Heim, M. Solecki, Effect of the concentration of microorganism suspension
on cell disintegration in a bead mill, Proceedings of the 6th World Congress of
Chemical Engineering, Melbourne, CD-ROM, Australia, 23-27 September 2001.
[28] A. Heim, M. Solecki, Disruption kinetics of yeast cells in a bead mills,
Proceedings 4th World Congress on Particle Technology, CD-ROM, nr 33, s.1-9,
Sydney, Australia, 21-25 July 2002, ISBN 085 825 7947.
[29] A. Heim, M. Solecki, Dezintegracja komórek mikroorganizmów w
przepływowych młynach mieszalnikowym, Inżynieria Chemiczna i Procesowa,
21 (2), 2000, 311-327.
9
[30] A. Heim, M. Solecki, Yeast disintegration in a classical bead mill equipped with
stationary baffles, Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 23 (1), 2002, 5-19.
[31] A. Heim, U. Kamionowska, M. Solecki, Proces dezintegracji komórek drożdży
w młynie perełkowym, Przemysł Chemiczny, 82, 8-9, 2, 2003, 1084-1086.
[32] A. Heim, M. Solecki, Yeast disintegration in a bead mill with stable baffles,
Materiały 10th European Symposium on Comminution, CD-ROM, C5.3, 1-22,
Heidelberg, Germany, 2-5 September 2002, ISBN 3-931384-40-3.
[33] A. Heim, U. Kamionowska, M. Solecki, Wpływ warunków hodowli grzybów
Saccharomyces cerevisiae na efekt dezintegracji mechanicznej, XL Zjazd
Naukowy Polskiego Towarzystwa Chemicznego i Stowarzyszenia Inżynierów i
Techników Przemysłu Chemicznego, Gdańsk 22-26 września 1997.
[34] Projekt programu współpracy dwustronnej polsko-francuskiej Polonium 2000
pomiędzy Katedrą Aparatury Procesowej Politechniki Łódzkiej a Laboratoire de
Génie Chimique UMR 5503 CNRS/INPUT/UPS, „Analiza procesów obróbki
zawiesin prowadzonych w młynach perełkowych”.
[35] Projekt programu współpracy dwustronnej polsko-francuskiej Polonium 2001
pomiędzy Katedrą Aparatury Procesowej Politechniki Łódzkiej a Laboratoire de
Génie Chimique UMR 5503 CNRS/INPUT/UPS, „Analiza procesów obróbki
zawiesin prowadzonych w młynach perełkowych”.
[36] A. Heim, M. Solecki, G. Kilbey, M.-L. Delia, C. Frances, Rheological properties
of the suspension of disintegrated baker's yeast cells, Proceedings of 4th
European Congress of Chemical Engineering, CD-ROM, P-11.1-033, s.1-3,
Granada, 21-25 September 2003.
[37] M. Solecki, A. Heim, P. Owczarz, G. Kilbery, M.-L. Delia, C. Frances, Study on
the rheological properties of Baker's yeast suspension, 3rd International
Conference on Engineering Rheology, Zielona Góra, 23-26 August 2005.
[38] M. Solecki, A. Heim, P. Owczarz, C. Frances, M.-L. Delia, G. Kibey, Rheological
properties of a suspension of disintegrated yeast cells, 5 th World Congress on
Particle Technology, Orlando, Florida, USA, April 23-27 2006, ISBN 0-81691005-7.
[39] M. Solecki, A. Heim, P. Owczarz, G. Kilbery, M.-L. Delia, C. Frances, Study on
the rheological properties of Baker's yeast suspension, International Journal of
Applied Mechanics and Engineering 10, 2005, 137-142.
[40] Projekt badawczo-rozwojowy 4 T09C 050 24 „Modelowanie procesu
mechanicznej dezintegracji mikroorganizmów” finansowany przez KBN w latach
2004-2007.
[41] M. Solecki, Disintegration of microorganisms in a bead mill, Proceedings of the
5th International Conference for Conveying and Handlings of Particulate Solids,
CD-ROM, PS 4.4, str.1-6, Sorrento, Italy, 27-31 August 2006.
[42] M. Solecki, Analysis of methods for description of yeast cell morphology,
Proceedings of the 5th World Congress on Particle Technology, CD-ROM, 1-9,
Orlando, Florida, USA, 23-27 April 2006, ISBN 0-8169-1005-7.
[43] A. Heim, U. Kamionowska, M. Solecki, Yeast cell disintegration in a bead mill,
Proceedings of the 2nd CIGR Section VI International Symposium on Future of
Food Engineering, Collection of Extent Abstracts, p. 83, CD-ROM, pp. 1-9,
Warszawa, 26-28 April 2006.
[44] A. Heim, U. Kamionowska, M. Solecki, The effect of microorganism
concentration on yeast cell disruption in a bead mill, Journal of Food
Engineering, 83 (1), 2007, 121-128.
10
[45] M. Solecki, Yeast disintegration in a bead mill, Chemical and Process
Engineering, 28 (3), 2007, 649-660.
[46] M. Solecki, Analiza kinetyki procesu dezintegracji mikroorganizmów, Przemysł
Chemiczny, 90 (9), 2011, 1000-1003.
[47] M. Solecki, The investigations of disruption areas of yeasts between the
spherical surfaces, The 6th International Conference for Conveying and
Handling of Particulate Solids, Published by Engineers Australia, ACT,
Brisbane, Australia, 3-7 August 2009, ISBN 978-0858 259 065.
[48] M. Solecki, Disintegration kinetics of yeast cells, The 8th World Congress of
Chemical Engineering (WCCE8), Montréal, Canada, 23 – 27 August 2009.
[49] M. Solecki, Modelowanie procesu dezintegracji mikroorganizmów w młynach
perełkowych, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 48 (40), 4, 120-121, 2009.
[50] M. Solecki, The release of compounds from microbial cells, in: H. Nakajima
(Ed.), Mass Transfer - Advanced Aspects, ISBN 978-953-307-636-2, InTech,
Rijeka, 26, 2011, 595–618.
Łódź, dnia 22 maja 2012 roku
Marek Solecki
11