Forced Periodic and Chaotic Control of a Mixed Culture for Efficdient PHB Production
混合培养的强制周期性和混沌控制以实现高效 PHB 生产
基本信息
- 批准号:12650791
- 负责人:
- 金额:$ 2.3万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The unstructured mathematical model was developed for the mixed culture, where the metabolites produced by one microorganism is assimilated by the other microorganism.. For this, we specifically employed such model system that sugars such as glucose were converted to lactate by Lactobacillus delbrueckii and the lactate was converted in turn to poly β -hydroxybutyrate(PHB) by Ralstonia eutropha in one fermentor. Several batch and fed-batch culture experiments were conducted using each microorganism at different dissolved oxygen (DO) concentrations. Those experimental data were then fitted to the mathematical model, which can describe the dynamics of a mixed culture. Some of the model parameters were expressed as functions of DO concentrations, and some of the other model parameters were tuned based on the mixed culture experiments. The model developed describes the effects of such concentrations of glucose, lactate, DO, and NH_3 on the dynamic behavior of such concentrations as both microorganisms, glucose, lactate, and PHB. Optimal operating condition was then investigated using the model developed.It was found that the periodic change in DO concentration improved such performance as PHB yield, and it was verified by experiments. The effect of changing the DO concentration in chaotic manner on the performance improvement is not clear at this stage since very few experiments were conducted so far in this manner. This is the next topic to be pursued.
建立了混合培养过程的非结构化数学模型,其中一种微生物产生的代谢产物被另一种微生物同化。为此,我们特别采用了这样的模型系统,即在一个发酵罐中,糖如葡萄糖被德氏乳杆菌转化为乳酸盐,乳酸盐又被真养罗尔斯通氏菌转化为聚β -羟基丁酸酯(PHB)。使用每种微生物在不同的溶解氧(DO)浓度下进行几次分批和补料分批培养实验。然后将这些实验数据拟合到数学模型,该模型可以描述混合培养物的动力学。部分模型参数表示为溶解氧浓度的函数,部分模型参数根据混合培养实验进行调整。该模型描述了葡萄糖、乳酸、DO和NH_3等浓度对微生物、葡萄糖、乳酸和PHB等浓度动态行为的影响。利用所建立的模型对最佳操作条件进行了研究,发现DO浓度的周期性变化可以提高反应器的性能,并通过实验进行了验证。以混沌方式改变DO浓度对性能改善的影响在此阶段尚不清楚,因为迄今为止以这种方式进行的实验很少。这是下一个要探讨的主题。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
遠山正幸, 清水和幸: "1種類の微生物が生成する代謝物を別の種類の微生物が資化して増殖する混合培養のモデル化と特性解析"化学工学論文集. 26. 861-868 (2000)
Masayuki Toyama、Kazuyuki Shimizu:“混合培养物的建模和表征,其中一种微生物产生的代谢物被另一种微生物同化和繁殖”《化学工程杂志》26. 861-868 (2000)。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M. Tohyama, T. Patarinska, Z. Qiang, K. Shimizu: "Modeling of the mixed culture and periodic control for PHB production"Biochem. Eng. J.. (in press). (2002)
M. Tohyama、T. Patarinska、Z. Qiang、K. Shimizu:“混合培养的建模和 PHB 生产的定期控制”Biochem。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Tohyama, S.Takagi, K.Shimizu: "Effect of controlling lactate concentration and periodic change in DO concentration of fermentation characteristics of a mixed culture of L.delbrueckii and R.eutropha for PHB production"J. Bioscience and Bioengineering. 87
M.Tohyama,S.Takagi,K.Shimizu:“控制乳酸浓度和溶解氧浓度的周期性变化对德氏乳杆菌和富养菌混合培养物生产 PHB 的发酵特性的影响”J。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Tohyama, T.Patarinska, Z.Qiang, K.Shimizu: "Modeling of the mixed aslture and periodic control for PHB production"Biochemical Engineering Journal. (in press). (2002)
M.Tohyama、T.Patarinska、Z.Qiang、K.Shimizu:“PHB 生产的混合混合物建模和周期控制”《生物化学工程杂志》。
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Tohyama, T.Patarinska, Z.Qiany., K.Shimizu: "Modeling of the mixed culture and periodic control for PHB production"Biochemical Engineering Journal. (印刷中). (2002)
M.Tohyama、T.Patarinska、Z.Qiany.、K.Shimizu:“PHB 生产的混合培养模型和周期控制”《生物化学工程杂志》(出版中)。
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