64 Bioprocess/fermentation technolo

64 Bioprocess/fermentation technology
Successful bioprocessing will only occur when all the specific growth-related
parameters are brought together and the information used to improve and optimise
the process. For successful commercial operation of these bioprocesses,
quantitative description of the cellular processes is an essential prerequisite.
The two most relevant aspects, yield and productivity, are quantitative measures
that will indicate how the cells convert the substrate into the product. The
yield represents the amount of product obtained from the substrate while the
productivity specifies the rate of product formation.
To understand and control a fermentation process it is necessary to knowthe
state of the process over a small time increment and, further, to know how the
organism responds to a set of measurable environmental conditions. Process
optimisation requires accurate and rapid feedback control. In the future, the
computer will be an integral part of most bioreactor systems. However, there
is a lack of good sensor probes that will allow on-line analysis to be made on
the chemical components of the fermentation process.
A large worldwide market exists for the development of new rapid methods
for monitoring the many reactions within a bioreactor. In particular, the
greatest need is for innovatory micro-electronic designs.
When endeavouring to improve existing process operations or designing,
it is often advisable to set up mathematical models of the overall system.
A model is a set of relationships between the variables in the system being
studied. Such relationships are usually expressed in the form of mathematical
equations but can also be specific as cause/effect relationships which can be
used in the operation of the specific processes. The actual variables involved
can be extensive but will include any parameter that is of importance for the
process, and can include pH, temperature, substrate concentration, agitation,
feed rate, etc.
Bioreactor configurations have changed considerably over the last few
decades. The original fermentation system was a shallow tank that was agitated
or stirred by manpower. From this has developed the basic aeration tower
system which now dominates industrial usage. As fermentation systems were
further developed, two design solutions to the problems of aeration and agitation
have been implemented. The first approach uses mechanical aeration
and agitation devices, with relatively high power requirements; the standard
example is the stirred tank bioreactor, which is widely used throughout conventional
laboratory and industrial fermentations. Such bioreactors ensure
good gas/liquid mass transfer, have reasonable heat transfer, and ensure good
mixing of the bioreactor contents.
The second main approach to aerobic bioreactor design uses air distribution
(with low power consumption) to create forced and controlled liquid flow in a

Kết quả (Việt) 1:

Công nghệ bioprocess/lên men 64
thành công bioprocessing sẽ chỉ xảy ra khi tất cả cụ thể liên quan đến tăng trưởng
tham số được mang lại với nhau và các thông tin được sử dụng để cải thiện và tối ưu hoá
trình. Đối với hoạt động thương mại thành công của các bioprocesses,
mô tả định lượng của các quá trình di động là một điều kiện tiên quyết cần thiết.
hai khía cạnh thích hợp nhất, năng suất và năng suất, là các biện pháp định lượng
đó sẽ cho biết làm thế nào các tế bào chuyển đổi bề mặt thành sản phẩm. Các
năng suất đại diện cho số lượng sản phẩm thu được từ bề mặt trong khi các
năng suất chỉ định mức của sản phẩm hình thành.
để hiểu và kiểm soát quá trình lên men nó là cần thiết để khoá
nhà nước của các quá trình trên một tăng thời gian nhỏ và, hơn nữa, để biết làm thế nào các
cơ thể phản ứng với một tập đo được các điều kiện môi trường. Quá trình
tối ưu hóa yêu cầu thông tin phản hồi chính xác và nhanh chóng kiểm soát. Sau các
máy tính sẽ là một phần không thể thiếu của hầu hết các hệ thống bioreactor. Tuy nhiên, có
là một thiếu đầu dò cảm biến tốt sẽ cho phép các phân tích trực tuyến để được thực hiện trên
các thành phần hóa học của quá trình lên men.
Một thị trường lớn trên toàn thế giới có sẵn cho sự phát triển của phương pháp nhanh chóng mới
để theo dõi nhiều phản ứng trong một bioreactor. Đặc biệt, các
nhu cầu lớn nhất là đối với thiết kế vi điện tử innovatory.
khi endeavouring để cải thiện quá trình hoạt động hiện tại hoặc thiết kế,
nó thường được khuyến khích để thiết lập mô hình toán học của hệ thống tổng thể.
Một mô hình là một tập hợp các mối quan hệ giữa các biến trong hệ thống
nghiên cứu. Mối quan hệ như vậy thường được thể hiện trong hình thức toán học
phương trình nhưng cũng có thể cụ thể như nguyên nhân/hiệu quả mối quan hệ có thể
được sử dụng trong hoạt động của các quá trình cụ thể. Các yếu tố thực tế tham gia
có thể được mở rộng nhưng sẽ bao gồm bất kỳ tham số là quan trọng cho các
quá trình, và có thể bao gồm độ pH, nhiệt độ, nồng độ chất nền, kích động,
nguồn cấp dữ liệu tỷ lệ, vv
Bioreactor cấu hình đã thay đổi đáng kể trong ít
nhiều thập kỷ. Hệ thống lên men ban đầu là một chiếc xe tăng nông được giao động
hoặc khuấy bởi nguồn nhân lực. Từ này đã phát triển cơ bản thoáng tháp
hệ thống mà bây giờ chi phối việc sử dụng công nghiệp. Như là quá trình lên men hệ thống
hai tiếp tục phát triển, thiết kế giải pháp cho các vấn đề của thoáng và kích động
đã được thực hiện. Cách tiếp cận đầu tiên sử dụng cơ khí thoáng
và thiết bị kích động, với công suất tương đối cao yêu cầu; Các tiêu chuẩn
ví dụ là bioreactor khuấy thùng, sử dụng rộng rãi trong suốt quy ước
fermentations phòng thí nghiệm và công nghiệp. Bioreactors như vậy đảm bảo
khí tốt/chất lỏng chuyển khối lượng, đã trao đổi hợp lý nhiệt, và đảm bảo tốt
trộn của nội dung bioreactor.
cách tiếp cận chính thứ hai để hiếu khí bioreactor thiết kế sử dụng phân phối máy
(với mức tiêu thụ năng lượng thấp) để tạo ra bắt buộc và kiểm soát các dòng chảy chất lỏng trong một

Kết quả (Việt) 2:

64 Xử Lý Sinh Học công nghệ / quá trình lên men
xử lý sinh học thành công sẽ chỉ xảy ra khi tất cả sự phát triển liên quan đến cụ thể
các thông số được đưa lại với nhau và các thông tin được sử dụng để cải thiện và tối ưu hóa
quá trình này. Đối với hoạt động thương mại thành công của các bioprocesses,
mô tả định lượng của các quá trình tế bào là một điều kiện tiên quyết cần thiết.
Hai khía cạnh liên quan nhất, năng suất và năng suất, là các biện pháp định lượng
sẽ chỉ ra cách thức các tế bào chuyển đổi chất nền vào sản phẩm. Các
sản lượng đại diện cho số lượng sản phẩm thu được từ các chất nền trong khi
năng suất quy định cụ thể tốc độ hình thành sản phẩm.
Để hiểu và kiểm soát quá trình lên men nó là cần thiết để knowthe
nhà nước của quá trình trên một tăng thời gian nhỏ và, hơn nữa, biết làm thế nào
sinh vật phản ứng với một tập hợp các điều kiện môi trường đo lường được. Quá trình
tối ưu hóa đòi hỏi phải chính xác và nhanh chóng kiểm soát thông tin phản hồi. Trong tương lai,
máy tính sẽ là một phần không thể thiếu của hầu hết các hệ thống phản ứng sinh học. Tuy nhiên, có
một sự thiếu đầu dò cảm biến tốt sẽ cho phép phân tích trực tuyến được thực hiện trên
các thành phần hóa học của quá trình lên men.
Một thị trường trên toàn thế giới tồn tại lớn cho sự phát triển các phương pháp mới nhanh chóng
theo dõi nhiều phản ứng trong lò phản ứng. Đặc biệt,
nhu cầu lớn nhất là cho các thiết kế vi điện tử canh tân.
Khi nỗ lực để cải thiện quá trình hoạt động hiện tại hoặc thiết kế,
nó thường được khuyến khích để thiết lập mô hình toán học của hệ thống tổng thể.
Một mô hình là một tập hợp các mối quan hệ giữa các biến trong hệ thống đang được
nghiên cứu. Các mối quan hệ như vậy thường được thể hiện dưới dạng toán học của
phương trình nhưng cũng có thể được cụ thể như mối quan hệ nhân / tác động có thể được
sử dụng trong hoạt động của các quy trình cụ thể. Các biến thực tế tham gia
có thể được mở rộng nhưng sẽ bao gồm bất kỳ thông số nào là quan trọng đối với các
quá trình, và có thể bao gồm pH, nhiệt độ, nồng độ cơ chất, kích động,
tỷ lệ thức ăn, vv
cấu hình Bioreactor đã thay đổi đáng kể trong vài cuối
thập kỷ. Hệ thống lên men ban đầu là một chiếc xe tăng cạn đã được kích động
hoặc khuấy động bởi nguồn nhân lực. Từ này đã phát triển tháp sục khí cơ bản
hệ thống mà hiện nay chi phối việc sử dụng công nghiệp. Như hệ thống lên men đã được
phát triển hơn nữa, hai giải pháp thiết kế cho các vấn đề của thông khí và kích động
đã được thực hiện. Phương pháp tiếp cận đầu tiên sử dụng thông khí cơ khí
thiết bị và kích động, với yêu cầu nhân lực tương đối cao; tiêu chuẩn
ví dụ là lò phản ứng bể khuấy động, được sử dụng rộng rãi trên toàn thông thường
trong phòng thí nghiệm và quá trình lên men công nghiệp. Phản ứng sinh học như đảm bảo
tốt khí / lỏng khối lượng chuyển nhượng, có truyền nhiệt hợp lý, và đảm bảo tốt
pha trộn của các nội dung phản ứng sinh học.
Cách tiếp cận chính thứ hai để thiết kế lò phản ứng hiếu khí sử dụng phân phối không khí
(với mức tiêu thụ điện năng thấp) để tạo ra buộc và kiểm soát lưu lượng chất lỏng trong một