biotehnologie - curs 1 si 2

19
I INSTALATII BIOTEHNOLOGICE Prof. univ.dr.Ovidiu PoPa a'i BIOTEHNOLOGIE r:tiliamrsa agentilor blnlogici pentru obtineren d* bunuri {Prnduse} si servicii o agenti biol*gici: celule (animale, vegetale, microbiene), Parti sau componente ale acestora (de ex' enzime) I s:" SIS-TFHNOLOSIE o Bio-tehnologie = tehnologie "BlO BIO =viu (biologie, bl'ochimie) o Tehnologie: ansamblu de cunostiinte si metode cb au labaza principii stiintifice aplicate in Practica o Tehnologia = stiinta aPlicata l# BIOTF H NCILOG lE - defirlifii o Conven{ia ONU pentru diversitatea biologicfr ' "Orice aplicalie tehnologici care utilizeazi sisteme biologice, organisme vii, sau derivate ale acestora' pentru a crei sau modifica produse sau procese in scopuri bine determinate"' o Federatia fiurcpeand de Biotehnologie "Biotehnologia constituie aplicarea integratd a gtiintelor Uiotogice 9i ingineregti in vederea utilizdrii tehnologice a orgin isrirelo-r vii, a- structu rilor acel u lare biologic actirie, precum 9i a analogilor moleculari.ai acestora' in scopul producerii unor bunuri 9i servicii "

Upload: iacob-lory

Post on 05-Jul-2015

277 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

I INSTALATIIBIOTEHNOLOGICE

Prof. univ.dr.Ovidiu PoPa

a'i BIOTEHNOLOGIE

r:tiliamrsa agentilor blnlogici pentru

obtineren d* bunuri {Prnduse} si

servicii

o agenti biol*gici: celule (animale,

vegetale, microbiene), Parti sau

componente ale acestora (de ex'

enzime)

I s:" SIS-TFHNOLOSIE

o Bio-tehnologie = tehnologie "BlO

BIO =viu (biologie, bl'ochimie)

o Tehnologie: ansamblu de cunostiinte si

metode cb au labaza principii stiintificeaplicate in Practica

o Tehnologia = stiinta aPlicata

l# BIOTF H NCILOG lE - defirlifii

o Conven{ia ONU pentru diversitatea biologicfr '

"Orice aplicalie tehnologici care utilizeazi sisteme

biologice, organisme vii, sau derivate ale acestora'pentru a crei sau modifica produse sau procese in

scopuri bine determinate"'

o Federatia fiurcpeand de Biotehnologie"Biotehnologia constituie aplicarea integratd a gtiintelor

Uiotogice 9i ingineregti in vederea utilizdrii tehnologicea orgin isrirelo-r vii, a- structu rilor acel u lare biologic

actirie, precum 9i a analogilor moleculari.ai acestora'in scopul producerii unor bunuri 9i servicii "

Page 2: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

Management 69

Analizaeconomica

qdt

Resurse *umane

#. Relatiiw publice

Legislatie

W

Proprietateintelecluala

ffiMarketing

Bioetica

a Domeniile de aplicatieale biotehnologiilor

o industria farmaceutica (biofarmaceutica)

o industria chimica (inclusiv biomateriale)

o industria alimentara

o medicina umana/veterinara

o agricultura

o protectia mediului

o industria militara

| :::::: ,,::::: Clasificarea biotehnologi i loro biotehnologii clasice (traditionale)- tehnologiile

traditionale ce utilizeaza agenti biologiciproduse obtinute prin biotehnologiiclasice: vin, bere,otet, iaurt, alcooletilic (fermentatie) acid citric, acidascorbic (vitamina C), antibiotice (penicilina, tetraciclina,cefalosporine)

o biotehnologiimoderne (se bazeaza pe ingineriegenetica)

produse obtinute prin biotehnologii moderne: insulina,antibiotice, plante modificate genetic,

) ti",ti ' Produsele biotehnologice

o Produse de volum mare si valoare mica (peunitatea de produs)

sunt obtinute de regula prin biotehnologii clasice

o Produse de volum mic si valoare mare (peunitatea de produs)

sunt obtinute in multe cazuri prin biotehnologiimoderne

Page 3: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

O ', I

Procese tehnologice

o Orice produs industrial este obtinut printr-unproces tehnologic

o Orice proces tehnologic este constituit dintr-osuccesiune de faze (etape) distincte care seregdsesc Ai in alte procese (chiar dacd ordinea9i condiliile de realizare sunt diferite de la unproces la altul).

t,

o Etapele in care au loc transformarifizice poarta numele de operatiiunitare

sunt cunoscute aproximativ 80 operatiiunitare

o Etapele in care au loc transformarichimice, biochimice sau biologicepoarta numele de procese unitare

(l ,,.i1 ,.:':r Proces biotehnologico scrccesiunea ordonafd +i toglcd de ef*pe

(faze) fizice, chrrnice gibio/6gfc e pnncare rnateria primd e$te lransfo rrhatd fnprodus finit

o caracteristica proceselor biotehnoloqice oconstituie exisienta etapei "bio" (bi6logice,biochimice) in suicesiunea transfdrmiriior '

suferite de materia primd

o majoritatea fazelor (etapelor) unui processbiotehnologic (bioproces) sunt de natural|ztca

III o lntrqducerea conceptului de operatie /process

unitfra/unitar a facut posibila analiza miilor de procesetehrlologice existente prin prisma unui numar relativeredus de etape.

o Urmatorulpas in unificarea analizei performantelorsiproiectarii proceselor si instalatiilor de process l-a constituitobservatia ca toate operatiile unitare pot fi tratate pe bazaa trei tipuri de fenomene/procese de transferftransport:

o transfer de impuls (moment)o transfer de caldurao transfer de masa

Page 4: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

I Avantajele conceptului deoperatie unitari

a permis sistematizarea rela{iilor necesare analizeiperformantelor si proiectdrii proceselor/utilajelor.s-a putut transfera experienla dintr-un domeniu intr_altul, separatorulcentrifugal De Lavala fost prima datd

utilizat la separarea sm6ntdniidin lapte 9i apoi lasepararea drojdiei

r schimbitorulde cilduri spiral a fost proiectatpentru industria celulozei 9i hdrtiei 9i apoi in industriaalimentari gi biotehnologie

r propelerul (agitatorultip elice) a fost prima datdfolosit la propulsarea navelor 9i apoi la agitatoare

.l Opera{iile unitare sunt clasificate in funclie deprincipiul ce guverneazd respectiva opera{ieunitard

o Operatii mecaniceo Operatii hidrodinamiceo Operatii de transfer termico Operatii bazate pe transferul de masa

O i,riil De retinutdoar puline operafii sunt specifice unui anumit procestehnologic, m-ajoritatea fiind comune mai multor proceseteh nolog ice (fabricaf ii asemindtoa re sa u total d iierite)

de obiceiin cadrul unei capacitdfi de producfie fiecareoperafie unitard constituie un modulformat prin grupareamaimultor utilaje (de exemplu pentru filtrard vom aveapompe, vase tampon, filtre, conducte, AMC, etc).

un numdr foarte mic de utilaje pot fi considerate specificeunui anumit proces, majoritatea sunt comune unui numdrmare de procese tehnologice chiar din domenii diferite

|,:',,.I Operatii mecanice:

o Transportul solideloro Mdcinarea

o Cernerea

o Spargerea (mecanica a) celulelor

Page 5: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

|l,, Operatii hidrodinamice

o Transportul fluidelor

o Amestecarea

o Sedimentarea

o Centrifugarea

o Filtrarea

o Separarea prin membrane

I ',.,Operatii bazate pe difuziune

-transfer de masa-

o Extraclia

o Schimb ionic

o Absorblia

o Adsorbtia

o Distilarea

o Evaporarea

a -:::t'.,i" Operatii de transfer termic

o incdlzirea/Rdcirea

o Fierberea

o Condensarea

lD :i;t i11:, Observatie

o ln majoritatea operaliilor unitare pot fiintdlnite doud sau mai multe principiifundamentale dar de reguli unul dintreacestea este dominant.

a distilarea esfe bazatd atdt pe transferul demasd c6f gi pe transferul termic, procesuldominant fiind difuzional.

Page 6: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

I i!,'Regimul de funcfionare alproceselor (instalaf ii lor)

Dupd regimul de funcfionare, un proces tehnolgic poate fi :

o discontinuu (sarja) -periodic

o continuu

intre cele doua regimuri limiti existi variante intermediare:

o Sarjo cu alimentare (fed-batch)

o semicontinuu

affi o Proces discontinuu (sarja): instalatia esteincarcata cu materie prima, este transformatain produs (procesata), descarcata si apoi ciclulse reia

o Proces continuu: instalatia este alimentatacontinuu (cu debit constant) cu materie primasidin ea se evacueaza continuu produs, astfelincat masa de reactie (volumul de reactie),concentratiile si parametriide operare suntaproximativ constante; debitele dealimentare/evacuare sunt egale

o Proces semicontinuu:intermediar intreprocesul continuu si cel continuu

) ii::'Giclul fermentatiei discontinue

-(sarja)

l -prrgatire rncrliu- irrenr,'are2- l-inlalzirr.. rhjrlirk.re, rarir.,i-trfirzr ,le lalrrrta * faa ,h' lrr,rlu,.t ir.i"rncirr: nrerliu1l-9-i4olir.r. ruratirrl{l-l?- steriliaarc inrtakrtie grolx

Page 7: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

aE(t

q.

Do

cIoo

Eo

Dso

Transformarea unui proces discontinuuintr-un proces pseudo-continu u

iimp {h}

| ,,',1., o Proce$ele discontinue suniI NTOTNTAU NA T{ ISTAT IO [''I,ARE

I\'\

In procesele discontinue, cel putin un parametru variaza in timp)

l'.q

] iii; "';,;, Regim stationar-nestationar

o In functie de variatia in timp a parametrilor (fizici, chimici,biologici) ai proceselor acestea pot fi impartite in :

o procese nestetionare (functioneaza in regim nestationar)- celputin un parametru se modifica in timp

o procese stationare (toti parametrii procesului sunt constanti,invariabili in timp)

I

lo ln cazul unui proces continuu ideal concentratiilea I speciilor prezente in bioreactor si ceilalti parametrii

| (presiunea, temperatura, etc) sunt constanti(invariabili) in timp

Page 8: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

O 1!'i1]io [n procesele reale exista variatii ale parametrilor

o Daca abaterile nu sunt prea mari pot fi neglijateO tti'l emplitudine: diferenta dintre valorile maxima si

minima pe care le poate avea o marime masurabila.

Auu, :X'n* - X-in

,"r(%)- X'"*:X-t

'169

practic ne intcrueaza ruportul dintre amplitudinea narimiimosarale si valoares medie (prescrisa)

a'.: i',itl

o Variatiile parametrilor ce au enplitudine micr se

neglijeaza de obicei daca:

,,, sunt foarte rapide in comparatie cu timpulcaracteristic al procesului

,,, sunt foarte lente in comparatie cu timpulcaracteristic al procesului

O W,' ',:,,,

o orientativ:

fluctuatii rapide, -'!- . g,1t "o,

fluctuatii lente:Lrrct "o,

tt - durata fluctuatieit.o, -timpul caracteristic al procesului investigat

Pentru un bioproces timpul caracteristic (constanta de

timp) este de durata necesara reducerii concentratiei

substratului la l/e (aproximativ -i?'rr1 din valoarea initiala.

Page 9: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

| 'lqi I, e = 2,71828183

tfe- = 0.3678...2,71828183

Observatie.nu ne intereseazavaloarea exacta ci ordinul de marime al timpuluicaracteristic (secunde, zeci de secunde, zeci de minute, zeci de ore,etc),.de aceea timpul caracteristic al unui bioproces microbian poate fiaproximat prin timpul de scadere a concentratiei substratului la %sau prin timpul de dublare al concentratiei biomasei.

J t,t:' Utilizarea proceselor in sarja

cantitatea de produs este redusa,productia este diversificata (se obtin mai multeproduse in aceiasi instalatie),piata nu este stabila, apar variatii mari ale cereriiprodusului pe piatac6nd se urmSregte lansarea foarte rapidd a produsuluipe piali,cind procesul nu este foarte bine cunoscut (riscul dee$ec este ridicat),varia{iile calitative ale materiei prime sunt relativmari (materii prime naturale sau existenta maimultor fumizori),ageniul biokrgic este instahil.

oo

a i+;it ,:riProcese discontinue

(in saria)

o

o

Parametrii ce caracterizeazi regimul discontinuu sunt:

mlrimea garjei;

durata ciclului de fabrica{ie, incluzdnd pregitirea instala{iei,alimentarea materiilor prime evacuarea produselor;

o cantitatea de produs /qarja

ll r,f, ;ii Avantajele proceselor discontinue

o

o

investitie redusa;

flexibilitate mare (calitatea materiilor, natura si calitateaprodusului obtinut);

asi gurarea trasabi I itati i (foarte importanta pentruprodusele biofarmaceutice si alimentare);

risc scazut de modificare a caracteristicilorbiocatalizatorului

risc scazut de contaminare

Page 10: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

II Procese continueI

fReg i m u I conti n u u se caracterize azd pdn urmitori i parametri i :

Ilo debite (constante) de alimentare si de evacuare;

o durata de sta{ionare a materialelor in instalalie:

o re{inerea (zestrea) instala{iei, -cantitatea de materiale care

se afli in instala{ie.

"'=+ffi-+[t']=tsau:

'.=#ffi-+[t.]=r

V=volumulM=nasaFu:detrit volumctricF,n:debit masic

tr={imp stationare

C t't"'Avantajele proceselor operate in regim

continuu

o calitatea uniformS a produselor,

o manopera redusi,

o productivitifi ridicate realizate in instala{ii de dimensiunirelativ mici,

o instalaliile funclioneazl complet automatizat (mai usor deoperat si controlat).

l| +, ,,, = p #iir.ru tru,ul de dilutie sau Dilutie

.timpul de stationare (r.) se foloseste in epurarea biologica

.dilutia (D) se foloseste in bioprocesele operate continuu

Instala{iile continue sunt preferate pentru:

o produse cu tehnologii bine-cunoscute,

o c6nd pia(a pentru produsul respectiv este stabild(conteaza mult prelul de producfie),

o vitezele de reac{ie sunt mari (deci durata procesului

propriu-zis este scufte qi ponderea timpilor neproductiviin cazul funclion6rii discontinue semnificativ6)

4,= 1

vTsa ,tilh Productivitatea instalatiilor

Productivitatea: cantitatea de produs obtinut inunitatea de timp

o Obs:

In procesele de tratare a apelor poate fi definita princantitatea de materie prima (apa reziduala) transformata

in unitatea de timp

Page 11: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

ao Regim discontinuu (sarja):

^ marimea sarjei I t<g - t . m' )I I

-- r . . I

duratatotalaauneisarje I h'h' h iRegm continuu:

Pr = debitul (masic/volumetric) x concentratia (masica/volumetrica)

o, - (,kg , tont

, t' ']

[h'h'h)Pr= F cP

t+) t*)-*t+l tt)-r

a

OA- productivitatea specifici maximiOC -produotivitatea specilici real5

(kgxm-rxh-t1

BC-durati necesari pentru golirea

instalatriei, spdlare, sterilizare

| ',,.:.;

Pr,

o Productivitatea specifica: cantitatea de produs

obtinut in unitatea de timp pe unitatea de volum (cel

mai frecvent se calculeaza pentru bioreactoare)

.regtm discontinuu

cantitatea de produs obtinuta intr-o sarja

durata totala a sarjei x volumul bioreactorului

'reglm continuu

debitul evacuat x concentratia produsului - \xcoff=^ -s

volumul bioreactorului V

) iltlto durata optima a bioprocesului nu este determinata doar

de cerinfa obtinerii productivitatii maxime ci si de:

o costurile energetice

o costul manoperei

o costul materiei prime

o costul separarii produsului

o costul tratarii efluentilor (determina concentratiilemaxime reziduale ce pot fi evacuate din bioreactor)

Obs:Ordinea acestor costuri (importanta lor relativa) depinde de tipulprocesului si de produsul obtinut

Page 12: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

I ,itConversie (C), Randament (r1)

Conversia totata (C,):raportul dintre cantitatea dereactant (materie prima) transformata (disparuta) sicantitatea de materie prima supusa transformarii(introdusa in bioreactor)

Conversia utila (C") :raportul dintre cantitatea de

reactant (materie prima) transformata in produs utilsi cantitatea de materie prima supusa transformarii(introdusa in bioreactor)

Rendament (q) = raportul dintre cantitatea deprodus obtinut practic si cantitatea de produs ce s-arfi obtinut teoretic

Randament (n): (C,XCJ

t Obs:o cantitatea teoretica este cea obtinuta daca intreaga cantitate de

reactant (materie prima) s-ar fi transformat in produs utilconform stoichiometriei reactiei

o in cazul in care nu au loc reactii chimice, biochimice, biologice(de exemplu in cazul operatiilor unitare):

Cantitatea teoretica= {,lantiluri:ir i$tralaCantitatca ohtinuta practic= r irir{ila!c;i rc:;lir

La modul general randamentul poate.fi exprimat prin raportuldinlre valoarea marimii ntusurala la iesirea din sislem sivaloarea marimii tndsurata la intrarea in sistem

ry=Marime iesita

lv{arillre intrlrta

{)an{.ita{.ea produs util iesita|7 :

{lanliratea proclus r.ltiI inlrala

a ,trii ,i,i

lObs:I

lo atat randamentul cat si conversia pot fi exprimateI procentualI o randamentul se poate calcula atat pentru operatii cat si

pentru procese unitare

o conversia se calculeaza doar pentru procese unitare(in special pentru reactii enzimatice si biotransformari)

o randamentul poate fi calculat pentru o operatie unitara,un grup de operatii unitare sau pentru intregul procestehnologic

o pentru evitarea ambiguitatilor se specifica intotdeaunacomponentul la care se rapofteaza randamentul

o de obicei randamentul se calculeaza pentru componentulcare costa cel mai mult

o atat randamentul cat si conversiile sunt lritr:rtrJsauna <l(sau <100 in cazul exprimarii procentuale)

)::;it :,r,ti

Cum intr-un proces tehnologic exista mai multe etapeconsecutive (inseriate), randamentul total (global) alprocesului este egal cu [iROt]USl-ll, randamentelor fiecareifaze

m*E-*......*ru4r=?hxUz\"'4n

Qr=fir,i=l

Page 13: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

1,. I oo,,

n = 3; T1 = Tlz = Tll = 0,9:>

Tlr : T1 x l.lz x rl, : (n, ), = 10, e), = 0,73

n=5; 1 :Tlz =...=q, =0,9:+qr=(0,9)t=0,59

n:numirul de faze (etape) ale procesului tehnologic11,-ranclarrentul liz.ei',i,'

t,,lo Gradul de complexitate al schemelor depinde pe de_o

parte de informa{iile disponibile, iar pe de altii parte descopul pentru care este intocmitl respectiva schemd.

o in functie de cantitatea de informatii transmise schemelede proces sunt de mai multe tipuri:

.$rherna opera{iilnr (faeelnr} prin*ipal*

.Scherna tehnologicl- srherna procesulni teh nologic

.Schema de proces qi instrumentafie (p.L)

.Schema de montaj

I {ti, Tipuri de scheme de proces

o O imugitte.fac:e t:flt t{}$0 dt t:ut,inte-proverbchinezesc

Schena este o reprezentare grafici simplificatd a elementelor saucaracteristicilor structurii unui utilaj, proces, instalafie, in scopulprezentdrii unei vederi de ansamblu a obiectului reprezentat.

Scop: transmiterea unei cantitifi maxime de informafii cu unefort minim din partea cititorului.

II -. ,,,

Schema operafiilor (fazelor) principale(s.o.P.)

o este.o reprezentare graficI a procesului tehnologic care aratideptasarea mareriarEror de ra inrraiei "atli'i.tiir"?ii" p.Jil, qi

pl'-"fip{"1: erape prin "ur"

,it"iirl.il;;;i. rranstbrmar?i inproous ftnlt.o S.O.P ne arata ce transformari sufera materia prima fia cam

t; unt reslizste aceste h ansformario fazele procesului tehnologic sunt simbolizate prin dreptunghiuriunite intre ele nrin *geliiare i"di"t ;;;;l fe deptasare amateriilor prime.t

:l*.:,._ti."9e^sc.opul S.O.p. qi de comptexiratea instatatiei un!l!?!ungh.r pgate. reprezenta fie o secfie (o faza mar mare aprocesutul tehnolosic) _in cazul.proceselbr tehnologici d" o *urccornp lex itare -fi e, o. operatie ;;lffi Gil;zri'procese lo, mu islmpte).

Page 14: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

l::S.O.P (continuare)

materiile prime sunt inscrise intr-un cerc (trasat cu liniecontinud pentru cele principale, linie intrerupti pentru celesecundare)

produsele sunt inscrise intr-un romb (trasat cu linie continulpentru cele principale, linie intrerupt?i pentru celesecundare).

in schema opera{iilor principale (S.O.P.) nu este necesardspecificarea modului in care se realizeazd o anumiti operalieunitaride obicei deplasarea materiilor prime se face pe verticaladescendent (de sus injos)schema operatiilor unitare mai poarta numele de schemebloc

(l ,.'::,

Schema opera giilor (farclor\principale pcntru ob{increaenzinelor din orglne aninrrle

l,t

Ape rezijuab

S.O.P. Acid citric-fernentatie Aspe rg i I I u s n ig e r|l .+,'

Aps rsrkJ@l8

Page 15: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

t,, O u,rSchema procesului tehnologic

(continuare)

o intrdrile se reprezinti in partea st6ngi iar iegirile in parteadreaptd a schemei tehnologice

o circuitul materiilor prime principale va fi reprezentat culinie continud ugor ingrogati,

o circuitul materiilor prime secundare va fi reprezentat culinie continud

o recirculirile sunt trasate cu linie intreruptii.o traseele AMC vor fi reprezentate cu linie punctatd

I

o I t"hema procesului tehnologicI

o se intocme$Je dupi existenfa unui proces tehnologicomologat. Se bazeazd, pe sihema operaqiilor princi[ale.

o schema tehnologicd reprezintd principala modalitate decomunicare a informaliilor referitoar6 la:

,,,, toate fluxurile importante (se numeroteazd) ex: materiiprime, produs, subprodus, degeuri, utilitA{i)

, utilajele importante (reprezentate prin simboluri)bilan{ul de masd gi energieconditiile procesului (P, T, conc)utilitnfi necesare

aeolid ..-fr|$az ..e->

lichid -a-'solid-lichid {a->

solid-gaz -nd->

materie pri ma principala

alte materii prime

recirculare

AMC

Page 16: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

gdiFb€lG d* eldwitir$Osr di !{sl

vdqhl,s *!:{frlt$

SdimM&rdnsldw',idt cd *r

$ohimbd* dr autr6 fr d&i

ed@na e ts,€r€

ls nS6n 'lwut ds &b.g

di fodd lBhrldui <ts diMfa6'

C&lOrs dG rb$6&{iQl6is$d dE bal

#$

Colmr d6 rbm.$ir

r*rTa h:r'-'f;/'\iHi\--,;z-;J,t'-t-/

n*{dr alrlif,c 6 $t 6x i*tsaof m dc afio$lin

i"-*:t

=J

Re.rda. fl rgltre lrmdiHtlar*ol da b€rel

IJ,--i---lilAil.tiitit' I t1

li c-r€ li\:/

BS 1553: PART lt 1977

Page 17: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

F.* rff-t*!r-*{*ffi..-*::;-."-<I el l* tcrI rna

{,tfjI

"J

a.i a &-1qt

R${s*ry Snei}}1 I8r8rt{

f.rafklrs:F*/W,lfi

*"_*-__*F3t/!.1t5

fi#ft*l*

lEnlnlsn €ktlrsT

5.t{:

t ffI E:rtFm!6lr*ro*xiI1

I

I

1 6lu(ose 'il)luts$2 Oeminr{alizer (trare me&rl eontrol)

2a Flaslr paiteuriealion2b Syrup c0oler3 tnoculum4 F*rmefti*r5 f ilter6 Fiher? AcidalBtorI f iherI beminerali:er

'1O Cattsn c{rlufirr'l 1 Evirporat{ir1 la CryslaUieer'12 Crn$ifuge13 R*nleltet.! 4 E{aporat$r1 4a Crystallizcr15 Cenuilugt'16 kas{'17 Pa*kagi$g

HrS0.r

(}

*{*rufr

Page 18: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

|l ',,,'

Schema proces qi instrumentafie (P'L)

Reprezintd o schemd tehnnologici completatd cu:

o diametrul nominal gi materialul de construc{ie al conductelor'

o debitele fluidelor,

o aparatura de misurd 9i control (din instalatie 9i din tablourile

de comandl)

Obs:

in schema PI se specificd regimul de lucru al utilajelor'

,71ja*/' ExempluatlL-fenilalaninaesteunuldinaminoaciziiesentialipentruom.I l--l'A este produsa prin fermentatie ct E'coli in cultivare

submers4 in conditii aerobe. Principala utilizare o reprezinta

obtinerea asparamului (indulcitor)

Lasfarsitulbioprocesului,inlichiduldecultur4concentratiallucozei a fost i2 g/L, concentratia.biomasei a fost 2'3 CIL', .

ioncentratia fenil-ilaninei 2,2 glL, iar concentratia acetatului 0,3

Jl. D;""volumul util al bioreactorului a fost 2L si concentratia

initiuto O. glucoza a fost 34 {L care este randamentul de

obtinere a ienil alaninei raportat la glucoza?

Care afost productivitqlea daca bioprocesul a durat 32 h din

momentul inocularii, iar timpul neproductiv total (incarcare'

sterilizare, descarcare, spalare) a fost 6h?

Obs.' Randamentul teoretic de obtinere al L-FA din glucoza este

0,a7 glg

i *...l ',,,1

literatura de specialitat e prezinlA de multe ori scheme

tehnologice simplificate ale procesului tehnologic'

sunt reprezentate simbolic doar principalele utilaje ale

procesului tehnologic.

nu sunt reprezentate utilajele pentru transportul

fl uidelor (pomPe, comPresoare)

nu sunt reprezentate opera{iile de transfer termic

nu este reprezental|aparatura de mSsuri 9i control

nu sunt reprezentate utilajele auxiliare (de exemplu

vase de stocare intermediare)

nu sunt specificate condiliile de lucru ale utilajelor

(temperaturi, presiuni, concentra{i i)

o

o

o

| .;i& ,rl Caiiiitotea lrrodus util obtinula prurctic

{''miiurateoretic

Concentra(ia de fenil alanini ob{inuti practic= 2,2 gll-

Cantitatea de fenil alanind oblinut6 practic:2,2 (glL)x2L:4'4 g

Concentra(ia de glucozd introdusi = 34 glL

Concentralia de glucozi rimasi la sfdrqit = 12 ClL

Concenha(ia de glucozi consumati:3 4-12:22 glL

Cantitatea de glucozd consumati =22 (glL) x2L:44 g

Obs:

rr.lI r ! rl\ r\:;1 .....I'llJl|lj|tl'4.'i

t ,,tt,rrtlt;tli i r:ll rt.rrt1, i t" I t ""tli'rr''rl{i }i

Page 19: Biotehnologie - Curs 1 Si 2

Cantitatea de L-FA ce s-ar fi obtinut teoretic =a4 @) x 0,47 (g/ 9)=20,68 g

,{4n=-:0.lti' 20_68

,. _ cirntitatca *slucoza translirrmullr in L.F,r\'"-@(2.2,0.,t7\

c" = :____:_____J = (). I 3{t

, = c"-

= o'll8 :u.r t,' c, 0,617

,- _ clrnlitalcii glucoz.lr tlanslirrnrnLit (corrstrtnala;

" ea:tlila1ea glur:oza intrr.rdusa

t..=228=tl-6tl' :i4g

a M :,:::Productivitetea

o_,_ Cantitatea produs util obtinuta practic

du'ala totala a unei sarie

Pr=4,4 g

= 0,1 l0 (g/lr)32h+6h

a.+ (s)Pr=

3s (hix 2----:- r 0.058 s'r . I;r ' h'ltr )