จลศาสตร์การหมัก

ในกระบวนการชีวภาพ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือผลกำไรจากการผลิต ดังนั้นนักเทคโนโลยีชีวภาพจึงต้องหาวิธีที่จะทำให้ระบบชีวภาพสามารถสร้างผลกำไรมากที่สุด หรือทำให้ใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

การผลิตสารชีวภาพในเชิงพาณิชย์ที่สำคัญหลายชนิดต้องอาศัยการผลิตมวลเซลล์จำนวนมาก การสร้างผลกำไรสูงสุดจึงมักจะขึ้นกับการหาสภาวะที่เหมาะสมในการสร้างผลิตภัณฑ์โดยเซลล์ นั่นคือการทำให้ได้ผลิตภัณฑ์มากที่สุดในระยะเวลาที่สั้นที่สุดและค่าใช้จ่ายต่ำสุด

เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้เราจึงต้องสามารถอธิบายระบบการเลี้ยงเซลล์ได้ในเชิงปริมาณ (quantitative) นั่นคือจลศาสตร์ของระบบ ซึ่งทำให้เราสามารถคาดหมายผลผลิต (yield) และระยะเวลา และทำให้สามารถกำหนดขนาดของถังปฏิกรณ์ชีวภาพได้

เราจะต้องทราบข้อมูลจลศาสตร์ของปฏิกิริยานี้ก่อนที่จะสร้างระบบการผลิตขนาดใหญ่ ในทางปฏิบัติข้อมูลเหล่านี้จะได้จากการทดลองในถังหมักขนาดเล็ก และจึงนำมาขยายขนาดผลิตอีกครั้ง

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

การเพาะเลี้ยงเซลล์เป็นระบบที่ค่อนข้างสลับซับซ้อน เป็นระบบที่มีสิ่งที่เข้า (input) และออก (output) มากมาย และแตกต่างจากระบบปฏิกิริยาเคมี เพราะตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) นั้นสามารถเพิ่มจำนวนได้ด้วย นักเทคโนโลยีชีวภาพมักใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (mathematical model) มาช่วยในการคำนวณต่างๆ

ตัวอย่างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันดีเช่น ทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์

E = mc2

รูปแบบของการหมัก

คำว่า “การหมัก” (fermentation) ในที่นี้ใช้แทนกระบวนการที่ใช้เซลล์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ (bioreactor) หรือถังหมัก (fermenter) รูปแบบการหมักมีหลักๆ อยู่ 3 แบบ คือ

  • การหมักแบบครั้ง (Batch operation)
  • การหมักแบบต่อเนื่อง (Continuous operation)
  • การหมักแบบเติม (Fed-batch operation)

เกี่ยวกับ drcharoen

Professor
เรื่องนี้ถูกเขียนใน Biotech และติดป้ายกำกับ , , คั่นหน้า ลิงก์ถาวร

10 ตอบกลับที่ จลศาสตร์การหมัก

  1. ปัทมา พูดว่า:

    อาจารย์ค่ะ อยากได้ฉบับเต็มของจลศาสตร์การหมักทั้ง 3 แบบ อ่ะค่ะ สนใจในเรื่องนี้กำลังจะทำโปรเจคเกี่ยวกับการพัฒนาโปรแกรมทำนายการหมัก แล้วมันต้องใช้จลศาสตร์การหมักค่ะ

    • drcharoen พูดว่า:

      มีหนังสือหลายเล่มครับ พวก Biochemical Engineering ส่วนที่ผมเขียนไว้ในเว็บนี้ เฉพาะสอน น.ศ. ป. ตรี สาขาอาหาร ซึ่งไม่ใช่ Biotech โดยตรง เลยไม่ละเอียดมาก ส่วนการทำโปรแกรมทำนายการหมัก พวกแบบจำลอง มีงานวิจัยมากมายนะครับ ลองค้นหาใน journal ที่เกี่ยวข้อง

      โปรเจคคืบหน้าอย่างไรก็มาบอกกันบ้างที่นี่ได้ครับ

  2. Pune พูดว่า:

    ขอบคุณบอร์ดดีๆ🙂 หน฿แวะเวียนมาหาข้อมูลในเว็บนี้บ่อยครั้ง เลยถือโอกาศแสดงความคิดเห็นค่ะ

  3. เอมอมร พูดว่า:

    สวัสดีค่ะอาจารย์ พอดีหนูหาข้อมูลเกี่ยวกับไคเนติกส์การหมักเพื่อทำทีซิสค่ะ แล้วพอดีได้มาอ่านที่อาจารย์เขียนไว้ในหัวข้อการหมักแบบครั้ง ซึ่งหนูต้องคำนวณค่า Yp/x แล้วอธิบาย อยากจะขอคำแนะนำของอาจารย์คะ แล้วอยากให้อาจารย์ช่วยแนะนำหนูเรื่องหนังสือหรือเปเปอร์ที่เกี่ยวข้องด้วยนะคะ
    ขอแสดงความนับถือค่ะ

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s