Substraatin gradientin vaikutus leivinhiivan panossyöttöprosessissa

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutkia rajoittavan substraatin epähomogeenisen jakautumisen vaikutusta leivinhiivan panossyöttökasvatuksissa vertaamalla ideaalisesti sekoitettuja kasvatuksia ja epähomogeenistä jakautumista simuloivia tulppavirtauskasvatuksia online- ja offline-mittausten avulla. Kasvatukset tehtiin spesifisillä kasvunopeuksilla 0,15 h-1, 0,20 h-1 ja 0,25 h-1.

Tulppavirtauskasvatuksissa solusaannot laskivat 14 %, 17 % ja 11 % verrattuna ideaalisesti sekoitettuihin kasvatuksiin. Koetoistojen puuttuessa tulosten tarkkuus jää arvailun varaan.

Tulppavirtauksen toteutuksessa havaittiin vakavia puutteita, kun tulppavirrassa kuluneen substraatin määrän huomattiin olevan leivinhiivalle fysiologisesti mahdoton. Tulppavirrasta mitatut glukoosi- ja etanolipitoisuudet ovat siten vain suuntaa antavia. Reaktoriin ei missään kasvatuksissa kertynyt merkittäviä määriä glukoosia tai etanolia.

Tehtiin myös vastaavasti accelerostat-kasvatukset, joissa kasvunopeutta nostettiin lineaarisesti 0,15 h-1:sta 0,25 h-1:n kasvatuksen aikana. Valitut parametrit eivät sopineet koejärjestelyyn, ja syöttösekvenssi oli laskettu virheellisesti. Kasvatukset eivät eronneet toisistaan merkittävästi mittaustulosten perusteella.

The goal of this study was to examine the influence of inhomogeneous distribution of limiting substrate in fed-batch cultivations of baker’s yeast by comparing ideally mixed cultivations to inhomogeneity simulating plug-flow cultivations by various online and offline measurements. Cultivations were carried out with specific growth rates of 0,15 h-1, 0,20 h-1 and 0,25 h-1.

Cell yields in the plug-flow cultivations were lowered by 14 %, 17 % and 11 % respectively. Without replicates the accuracy of the results is purely speculative.

A serious flaw in the setup was found when the calculated substrate uptake during the plug-flow was discovered to be physiologically impossible for baker’s yeast. Therefore the glucose and ethanol concentrations measured in the plug-flow are only indicative. There was no significant buildup of glucose or ethanol in the reactor in any of the cultivations.

A pair of accelerostat cultivations were also conducted, in which the growth rate was steadily increased from 0,15 h-1 to 0,25 h-1. The selected parameters did not work with the setup and the feed rate was calculated incorrectly. The cultivations did not differ significantly by any measurements.