การหมักแบบต่อเนื่อง

เป็นการหมักที่เติมอาหารเลี้ยงเชื้อเข้าสู่ถังหมักตลอดเวลาอย่างต่อเนื่อง และขณะเดียวกัน น้ำหมักในถังก็ไหลออกอย่างต่อเนื่องที่อัตราความเร็วเท่ากัน ทำให้ปริมาตรในถังคงที่

การใช้ประโยชน์

การวิจัย

สามารถเพาะจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมที่ควบคุมได้ภายใต้สภาวะคงที่ ได้หลาย generation

  • ศึกษาสรีระวิทยา physiology เช่น ผลของการจำกัดอาหาร
  • คัดเลือกสายพันธุ์ที่โตเร็วที่สุด จากเชื้อผสม
  • ศึกษาอัตราการกลายพันธุ์
  • ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างเชื้อผสม เช่น predator-prey ในการกำจัดน้ำเสีย (protozoa/bacteria)

ในอุตสาหกรรม

ผลผลิตสูงกว่า ผลิตภัณฑ์คงที่ สภาวะควบคุมได้ อัตโนมัติ

  • การผลิต SCP
  • Ethanol
  • การผลิตเอนไซม์ เช่น amylase, protease
  • โพลีแซคคาไรด์ เช่น xanthan gum
  • เครื่องดื่ม เช่น เบียร์ ไวน์
  • การผลิต antibiotic
  • การกำจัดน้ำเสีย (activated sludge)

ปัญหาของการหมักแบบต่อเนื่อง

  • ปัญหาการปนเปื้อนเชื้อระหว่างการหมักระยะยาว
  • ความเสถียรของสายพันธุ์จุลินทรีย์
    – Mutant
    – Recombinant DNA

ทฤษฎีการหมักแบบต่อเนื่อง

เติมสารอาหารเข้าสู่ถังหมักอย่างต่อเนื่องในถังที่มีปริมาตรคงที่ และได้ผลิตภัณฑ์ (เซลล์และสารเมตาโบไลต์) ออกมาอย่างต่อเนื่อง

สมดุลย์มวลของเซลล์


สมดุลย์มวลสารอาหาร (Substrate)

จากสมการของ Monod


ข้อสังเกตุ

เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของ substrate ที่ให้ (S0) จะทำให้ความเข้มข้นของเซลล์ x เพิ่มขึ้น แต่ความเข้มข้นของ substrate, S ในถังหมักและในสายที่ไหลออกจะคงที่

จึงมีความสำคัญในการบำบัดน้ำเสียที่จะทำให้ feed มีความเข้มข้นก่อน (เพิ่ม S0)

สำหรับจุลินทรีย์แต่ละชนิด
– µm, Ks และ Y คงที่
– S0  และ D เปลี่ยนได้

ประสิทธิภาพการผลิต (Productivity)

ความเข้มข้นของเซลล์ที่ผลิตได้ต่อหน่วยเวลา


โจทย์

จุลินทรีย์ชนิดหนึ่งมีค่า µm = 0.5 h-1, Ks = 2 g/l ในการหมักต่อเนื่องที่สภาวะคงที่ ถ้าความเข้มข้นของอาหารเลี้ยงเชื้อที่ให้เป็น 50 g/l และ Yx/s = 1.0 g/g ค่า dilution rate ที่เท่าไรจึงจะให้อัตราการผลิตเซลล์สูงสุด

เกี่ยวกับ drcharoen

Professor
เรื่องนี้ถูกเขียนใน Biotech และติดป้ายกำกับ , , , , คั่นหน้า ลิงก์ถาวร