1. Optimizacija procesnih parametrov za proizvodnjo sekundarnih metabolitov v šaržnem bioreaktorjuMelani Dolgov, 2024, master's thesis Abstract: Sekundarni metaboliti so naravne spojine, ki jih sintetizirajo mikroorganizmi, vključno z bakterijami, glivami, kvasovkami in rastlinami. Čeprav ti produkti niso nujno potrebni za osnovne biološke funkcije, kot so sinteza lipidov, aminokislin, ogljikovih hidratov in nukleinskih kislin, imajo pomembno vlogo v različnih industrijskih aplikacijah. Kvasovka Saccharomyces cerevisiae je ključni mikroorganizem v biotehnologiji zaradi svoje sposobnosti pretvorbe sladkorjev v etanol in ogljikov dioksid ter njene prilagodljivosti na različne okoljske pogoje.
Cilj magistrskega dela je bil optimizirati proizvodnjo sekundarnih metabolitov s pomočjo S. cerevisiae v šaržnem bioreaktorju. Raziskava je obsegala preučevanje vpliva različnih vrst mešal, začetnih koncentracij inokuluma ter hitrosti mešanja na rast celične mase in proizvodnjo sekundarnih metabolitov. Med optimizacijo smo spremljali spremembe pH med fermentacijo ter izvajali UV-VIS spektrofotometrične analize za pridobitev rezultatov o količini celokupnih proteinov, antioksidativnem potencialu in aktivnosti encima alkohol dehidrogenaze (ADH). Antioksidativni potencial proizvedenih sekundarnih metabolitov smo določili z DPPH metodo , za določanje koncentracije celokupnih proteinov je bila uporabljena Bradfordova metoda, aktivnost znotrajceličnega encima ADH pa je bila določena s pomočjo encimskega testa.
Optimalni parametri za doseganje najboljših rezultatov vključujejo hitrost mešanja 200 rpm, uporabo dvojnega mešala in začetno koncentracijo inokuluma 6,62 ∙ 107 CFU/mL. Ti parametri so bili potrjeni v zaključnem eksperimentu, kjer smo ponovno gojili S. cerevisiae pod enakimi pogoji, kar je potrdilo ponovljivost gojenja in učinkovitost izbranih parametrov. Prav tako so rezultati analitskih metod pokazali, da so permeabilizirani vzorci dosegli najvišjo antioksidativno aktivnost, najvišjo koncentracijo proteinov in največjo aktivnost ADH. Na podlagi teh ugotovitev smo zaključili, da višja hitrost mešanja, uporaba dvojnega mešala in večja začetna koncentracija inokuluma zagotavljajo optimalne rezultate v proizvodnji sekundarnih metabolitov.
Keywords: bioreaktor, procesni parametri, optimizacija, S. cerevisiae, alkohol dehidrogenaza, sekundarni metaboliti
Published in DKUM: 15.10.2024; Views: 0; Downloads: 15
 Full text (3,60 MB) |
2. Sinteza membran in kroglic bakterijske nanoceluloze kot potencialnih sistemov za sproščanje bioaktivnih komponentTara Tratnjek, 2024, master's thesis Abstract: Nanoceluloza, še posebej tista, ki izvira iz naravnih virov, kaže ogromen potencial za uporabo na različnih področjih, kot so toplotnoizolacijski materiali, biomedicinsko inženirstvo, embalaža, kompoziti itd. Raziskave in razvoj na tem področju se še naprej širijo, kar odpira nove možnosti za uporabo tega naravnega polimera v tehnologiji in medicini.
V magistrski nalogi smo za sintezo bakterijske nanoceluloze (BNC) uporabili bakterijo rodu Komagataeibacter in proučevali vpliv različnih parametrov na produktivnost BNC.
V eksperimentalnem delu smo z uporabo statičnega gojenja pridobili BNC v obliki membran, z uporabo dinamičnega gojenja pa BNC v obliki kroglic.
Ugotovili smo, da produktivnost bakterije Komagataeibacter narašča z naraščanjem časa gojenja, medtem ko hitrost stresanja vpliva na število, premer in maso proizvedenih BNC kroglic.
Za dosego protibakterijske učinkovitosti BNC kroglic smo le-te modificirali z naravnim ekstraktom iz koščic avokada ter proučili kinetiko sproščanja ekstrakta iz BNC kroglic.
Z uporabo bioreaktorja je bil proces pridobivanja BNC kroglic prenesen tudi iz laboratorijskega v polindustrijsko merilo.
Keywords: bakterijska nanoceluloza, bioreaktor, FTIR, Komagataeibacter xylinus, SEM, protibakterijska aktivnost
Published in DKUM: 19.09.2024; Views: 0; Downloads: 12
Full text (4,65 MB) |
3. Študija biološke obdelave kondenzacijskih vod podjetja Cinkarna Celje : magistrsko deloNatalija Jančič, 2020, master's thesis Abstract: V podjetju Cinkarna Celje že leta preizkušajo možnosti zniževanja KPK in BPK vrednosti kondenzacijskih vod. Z namenom preizkušanja biološkega čiščenja organskih snovi, ki so prisotne v kondenzacijskih vodah, je bila postavljena pilotna biološka čistilna naprava v obliki kapljalnega bioreaktorja. V notranjosti so plastični nosilci, na katerih se ob stiku z odpadno vodo tvori biofilm. Cilj preizkušanja biološkega čiščenja je bil doseči vrednosti KPK odpadne vode na iztoku pod 100 mg O2/L. Z laboratorijskimi eksperimenti smo želeli preveriti možnost rasti biofilma na nosilcih ob stiku s kondenzacijsko vodo in njihov učinek čiščenja.
Z začetnimi eksperimenti smo se osredotočili na razvoj aktivnega biofilma na nosilcih v pilotni napravi in v laboratoriju. Rast biofilma smo pospešili z dodajanjem ocetne kisline in hranil v obliki raztopine dušika in fosforja. Količine dodatkov smo med obratovanjem prilagajali glede na porabo. Nadaljnja študija na pilotni napravi je vključevala serijo vzorčenj med kontinuiranim obratovanjem. Rezultati analiz so pokazali, da je na učinkovitost čiščenja organskih snovi vplivalo mesto vzorčenja pod čistilno napravo, kar je nakazovalo na nehomogeno obratovanje naprave. Ob kontinuiranem obratovanju smo dosegli povprečno učinkovitost čiščenja KPK 46 % in maksimalno 75 %. Ob določenih pogojih je bilo možno doseči iztočne vrednosti KPK kondenzacijske vode pod 100 mg O2/L. Z laboratorijskimi poskusi smo dokazali, da je rast biofilma na izbranih nosilcih, potopljenih v kondenzacijsko vodo z dodatki, ki pospešijo rast biofilma, možna. Z nastalim biofilmom je mogoče zmanjšati količino prisotnih organskih snovi v kondenzacijski vodi z zadostnim zadrževalnim časom.
Keywords: kondenzacijske vode, KPK, BPK5, kapljalni bioreaktor, biofilm
Published in DKUM: 04.01.2021; Views: 1134; Downloads: 139
Full text (3,75 MB) |
4. Čiščenje odpadne vode tekstilnega podjetja Galeb d. d. s šaržnim bioreaktorjem in predobdelava s Fentonovo oksidacijoLarisa Gorenjak, 2019, master's thesis Abstract: Glavni cilj naloge je bil obdelati surovo odpadno vodo hrvaškega tekstilnega podjetja Galeb d. d. s šaržnim biološkim reaktorjem (ang. Sequence Batch Reactor (SBR)) do te mere, da bodo zadoščeni kriteriji zapisani v obratovalnem dovoljenju podjetja. Proces čiščenja s šaržnim biološkim reaktorjem smo izbrali zaradi cenovne ugodnosti, nezahtevnosti procesa in neuporabe kemikalij v procesu čiščenja. Proces čiščenja odpadne vode v šaržnem bioreaktorju je identičen procesu samočiščenja, ki poteka v naravi, s to razliko, da poteka hitreje zaradi velike koncentracije mikroorganizmov v aktivnem blatu. Analize vzorcev surove in prečiščene odpadne vode smo opravljali na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Mariboru in v Nacionalnem laboratoriju za zdravje, okolje in hrano (NZLOH) v Mariboru. Od podjetja Galeb d. d. smo pridobili šest vzorcev surove odpadne vode, ki smo jih v petih procesih čistili le v šaržnem bioreaktorju, v šestem procesu pa smo testno izvedli še predobdelavo s Fentonovo oksidacijo, ki ji je sledil standardni postopek čiščenja v SBR. Za predobdelavo odpadne vode smo se odločili predvsem zaradi želje po zmanjšanju obarvanosti prečiščene odpadne vode. Od enajstih parametrov, ki so presegali maksimalno dovoljeno koncentracijo (MKD), določeno z obratovalnim dovoljenjem podjetja, smo jih s procesom čiščenja v SBR uspeli zmanjšati šest. V šestem procesu, kjer smo odpadno vodo pred vstopom v SBR obdelali s Fentonovo oksidacijo, nam je v povprečju uspelo zmanjšati vrednost spektralnega absorpcijskega koeficienta (SAK) na zadanih valovnih dolžinah kar za 96,89 %. Prav tako se je predobdelava s Fentonovo oksidacijo izkazala kot učinkovito pri zmanjševanju kemijske potrebe po kisiku (KPK), ki je bila v vseh iztokih iz SBR pod MDK.
Keywords: tekstilna odpadna voda, šaržni bioreaktor, Fentonova oksidacija, spektralni absorpcijski koeficient, kemijska potreba po kisiku
Published in DKUM: 15.03.2019; Views: 1254; Downloads: 130
Full text (1,62 MB) |
5. Vzpostavitev sistema za gojenje alge Haematococcus pluvialisVeno Jaša Grujić, 2018, master's thesis Abstract: Haematococcus pluvialis je enocelična mikroskopsko majhna alga, ki v neugodnih okoljskih pogojih akumulira karotenoidni sekundarni metabolit visoke vrednosti, ksantofil astaksantin. Namen magistrske naloge je bil vzpostaviti bioreaktorski sistem za gojenje algne biomase in pridobivanje astaksantina v kulturi alge Haematococcus pluvialis. Glavni cilj raziskave je bil vpeljati učinkovit biotehnološki način proizvodnje alge in v nadaljevanju primerjati rastne parametre petih različnih sevov, pridobljenih iz CCALA (Culture collection of Autotrophic Organisms, http://ccala.butbn.cas.cz/en). Bioreaktor smo uspešno sestavili. Najvišji prirastek sta izkazala seva S3 (1429 mg/L) in S4 (1462 mg/L), najnižji pa seva S1 (1313 mg/L) in S2 (1233 mg/L). Razlike v prirastku suhe mase so bile statistično značilne. Zaradi kontaminacije gojišča smo sev S5 izključili iz raziskave. Razlike v deležu astaksantina glede na suho maso alg posameznih sevov statistično niso bile značilne, pa vendar je sev S4 zaradi višjega prirastka suhe mase proizvedel najvišjo koncentracijo astaksantina (41 mg/L). Kot najustreznejši sev smo za nadaljnje raziskave in komercialno uporabo določili sev S4.
Keywords: kultura alg, Haematococcus pluvialis, astaksantin, bioreaktor
Published in DKUM: 01.10.2018; Views: 1608; Downloads: 299
Full text (2,57 MB) |
6. ČIŠČENJE KOMUNALNE ODPADNE VODE Z MEMBRANSKIM BIOREAKTORJEMSanja Kelbič, 2016, undergraduate thesis Abstract: Centralna čistilna Novo mesto, s tehnologijo konvencionalnega čiščenja, že dolgo ni več zagotavljala dovolj učinkovito čiščenje, zato so med leti 2011 in 2013 zgradili sodobno z membranskim bioreaktorjem (MBR). Z ultrafiltracijskimi membranami so se iz odpadne vode odstranili tudi virusi in bakterije, kar je zelo pomembno za izpust vode v reko Krko, saj se v njej kopajo ljudje. Po čiščenju odpadne vode z MBR je voda mikrobiološko neoporečna in nastane bistveno manj blata kot pri klasični tehnologiji.
Spremljali smo učinkovitost čiščenja odpadne vode na stari CČN in novi CČN z MBR. Z analizami odpadne vode na vtoku in iztoku v novi CČN smo določali vrednost parametrov KPK, BPK5, amonijevega dušika, celotnega fosforja, celotnega dušika in neraztopljenih snovi ter ugotavljali, ali so rezultati v skladu z zakonodajo. Rezultati analiz parametrov so pokazali bistveno boljše rezultate pri čiščenju odpadnih voda z MBR, kot pa pri klasični, konvencionalni tehnologiji. Naredili smo tudi primerjavo med vrednostmi parametrov in učinkovitostjo čiščenja odpadne vode v času obratovanja stare in sodobne CČN.
Keywords: biološko čiščenje, odpadna voda, membranski bioreaktor, zakonodaja, centralna čistilna naprava
Published in DKUM: 29.09.2016; Views: 3030; Downloads: 237
Full text (4,79 MB) |
7. Karakterizacija mikrobne združbe iz šaržnega biološkega reaktorja za odstranjevanje azo barvil in primerjava učinkovitosti mikrobnega sistema s kombiniranim mikrobno-fizikalnim sistemomJana Ploder, 2014, undergraduate thesis Abstract: Namen diplomske naloge je bil, izolirati, opisati in identificirati mikroorganizme iz aktivnega blata za razgradnjo azo barvil v šaržnem bioreaktorju SBR ter ovrednotiti učinkovitost delovanja biosistema in biosistema v kombinaciji z ultrafiltracijo. V ta namen smo vzpostavili bioproces v bioreaktorju SBR, katerega delovanje je sestavljala reakcijska faza brez dovajanja kisika in faza z vnosom kisika. V bioreaktor smo na začetku inokulirali aktivno blato iz aeriranega bazena centralne čistilne naprave, nadalje pa smo ga dnevno dohranjevali s sveže pripravljeno modelno vodo z barvilom, poimenovanim kislo-rumeno-256 (ang.: acid yellow 256) in hranili za mikroorganizme. Med obratovanjem smo spremljali naslednje parametre: kemijsko potrebo po kisiku (KPK), absorbanco, koncentracijo blata in vrednost pH. Biološko očiščen iztok smo dodatno prečistili z ultrafiltracijo. Ko je biološki sistem deloval optimalno, se je vrednost KPK znižala za 91,09 %, odstranjenih pa je bilo 84,79 % barvil, v povprečju pa je sistem znižal KPK za 73,57 % in odstranil 71,80 % barvil. Po ultrafiltraciji sta se učinkovitost odstranjevanja KPK in razbarvanja zvišali v povprečju za 32,01 % in 61,80 %. Po vzpostavitvi ustreznih pogojev za odstranjevanje barvil in KPK, in prilagoditvi mikroorganizmov, smo iz reaktorja vzeli vzorec aktivnega blata, iz njega izolirali mikroorganizme v aerobnih razmerah gojenja na kompleksnem hranilnem trdnem gojišču z dodatkom azo barvil, ter izolatom preiskali nukleotidna zaporedja odsekov genov za 16S rRNA. Primerjava nukleotidnih sekvenc s sekvencami homolognih genov dostopnih v bazi EMBL/GenBank/DDBJ, je izolate identificirala kot naslednje bakterije: Serratia marcescens, Klebsiella oxytoca, Morganella sp., Elizabethkingia sp., Comamonas testosteroni in Serratia sp.
Keywords: Azo barvila, kislo-rumeno-256, aktivno blato, čiščenje tekstilne odpadne vode, mikroorganizmi v aktivnem blatu, šaržni bioreaktor (SBR), ultrafiltracija.
Published in DKUM: 21.05.2014; Views: 2031; Downloads: 298
Full text (5,20 MB) |
8. RAZVOJ MATEMATIČNEGA MODELA ZA SPROŠČANJE OGLJIKOVEGA DIOKSIDA MED PROIZVODNJO PROBIOTIČNEGA PRODUKTASeverina Aleksić, 2013, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu opisujemo postopek razvoja matematičnega modela za sproščanje ogljikovega dioksida med nastajanjem probiotičnega produkta.
Eksperimentalni del je potekal v šaržnem reaktorju pri dveh optimalnih procesnih pogojih (vrtilna frekvenca mešala, temperatura). Šaržni reaktor smo opremili z merilnikom CO2, kateri je meril količino ogljikovega dioksida v plinu, ter z iono selektivno CO2 elektrodo, s katero smo določali vsebnost ogljikovega dioksida v tekočem mediju. Vsi eksperimenti so potekali 24 h.
Eksperimenti so bili sestavljeni iz treh sklopov. V prvem smo proučevali vpliv temperature fermentiranja na prirast kefirnih zrn, proizvodnost CO2, maksimalno končno koncentracijo CO2 in dolžino lag faze.
S spreminjanjem vrtilne hitrosti mešanja smo nato v drugi fazi raziskav ugotavljali njen vpliv na že prej omenjene kinetične parametre. V zadnjem sklopu smo na osnovi eksperimentalnih podatkov izbrali najprimernejši kinetični model.
Ugotovili smo, da lahko hitrost in količino proizvedenega CO2 najbolje opišemo z Gompertzovim modelom. Te ugotovitve nam omogočajo dimenzioniranje industrijskega biofermentorja.
Keywords: kefir, kefirna zrna, fermentacija, CO2, kinetika, šaržni bioreaktor
Published in DKUM: 26.09.2013; Views: 2364; Downloads: 151
Full text (1,53 MB) |
9. KINETIKA DENITRIFIKACIJE PITNE VODE V MEMBRANSKEM BIOREAKTORJUPetra Volf, 2012, undergraduate thesis Abstract: Namen diplomskega dela je bila določitev parametrov Monodove kinetike z uporabo pilotne naprave, modificiranega membranskega reaktorja Zenon ZW 10. Uporabljali smo pitno vodo iz laboratorija, ki smo ji dodajali nitrate, da smo vzdrževali konstantno koncentracijo nitratov na vtoku. Kot vir ogljika smo uporabljali saharozo, ki smo jo prav tako konstantno dodajali vtoku v razmerju C/N = 3/1. Za določitev konstant Monodove kinetike smo morali zagotoviti konstantne pogoje biološke denitrifikacije. Hkrati s konstantnim dodajanjem nitratov in saharoze, je morala biti v biološki enoti koncentracija raztopljenega kisika v vodi pod 0,5 mg/L, da smo zagotovili anoksične pogoje. Prav tako je morala biti konstantna koncentracija aktivnega blata. Skozi 9 ciklov smo spreminjali samo vtok vhodne raztopine iz začetnih 10 mL/min na 170 mL/min. Med eksperimentom smo merili koncentracijo nitratov in nitritov na vtoku, kemijsko potrebo po kisiku na vtoku (KPK), koncentracijo aktivnega blata (MLSS), temperaturo, pH ter koncentracijo substrata na iztoku. S podatki slednjega smo konstruirali diagram hitrosti razredčevanja v odvisnosti od koncentracije substrata, D = f(cs), ter tako določili konstante Monodove kinetike. Dobljena maksimalna specifična hitrost rasti biomase μmax je 0,3461/h, konstanta nasičenja substrata Ks pa 5,833 mg/L.
Keywords: Monodova kinetika, denitrifikacija, membranski bioreaktor, pitna voda
Published in DKUM: 11.09.2012; Views: 2492; Downloads: 207
Full text (2,31 MB) |
10. BIORAZGRADLJIVOST POSAMEZNIH KOMPONENT PRALNIH ODPADNIH VOD V BIOREAKTORJUBrigita Altenbaher, 2012, dissertation Abstract: Industrijske pralnice so veliki porabniki sveže vode in pralnih sredstev, zaradi česar se čiščenju odpadnih vod namenja veliko pozornosti z ekološkega in ekonomskega vidika. Veljavna zakonodaja in visoki stroški okoljskih dajatev za onesnaženje voda, prisilijo industrijske pralnice k zmanjševanju količine odpadnih voda. V dosedanjih raziskavah je bilo ugotovljeno, da so odpadne vode iz pralnic zelo onesnažene, zaradi česar so potrebne različne metode čiščenja odpadnih vod, ki pa so precej drage. Zato je nujno potrebno zmanjšati onesnaženje odpadne vode z uporabo okolju prijaznejših pralnih in razkuževalnih sredstev, optimizirati postopke pranja in nato uvesti primerno metodo čiščenja s katero zmanjšamo količino odpadne vode.
V okviru doktorske disertacije smo uvedli nov, okolju prijazen kemijsko-termični postopek pranja bolnišničnih tekstilij, ki poteka pri nižji temperaturi pranja. Pri pranju smo uporabili novo, ekološko primernejšo pralno sredstvo ter kombinirano belilno, razkuževalno in nevtralizacijsko sredstvo na osnovi perocetne kisline, vodikovega peroksida in ocetne kisline. Z uporabo takšnega razkuževalnega sredstva smo lahko znižali temperaturo pranja iz 90 °C na 40 °C in tako znižali porabo električne energije. Istočasno smo preskušali tudi dezinfekcijski učinek postopka pranja, ki ga pralnice bolnišničnega perila morajo zagotavljati, kakor tudi negativne učinke postopkov pranja na življenjsko dobo perila.
V nadaljevanju raziskve smo optimirali sistem za čiščenje in recikliranje odpadnih voda z uporabo membranskega bioreaktorja (MBR), ki se bo lahko prilagodil različnim vrstam odpadnih vod v pralnicah. Pri različnih obratovalnih pogojih reaktorja smo preučevali biorezgradljivost posameznih komponent v sintetični pralni odpadni vodi. Na podlagi rezultatov smo določili optimalne pogoje delovanja MBR, ki so bili osnova za čiščenje različno obremenjene pralne odpadne vode. Podali smo možnost ponovne uporabe prečiščene vode v postopku pranja (recikliranje), na podlagi katere bi pralnice zmanjšale količino odpadnih voda in porabo sveže vode.
Rezultat izvedene študije prikazuje možnost uporabe nizko temperaturnega pranja, pri čemer je higiena samega postopka pranja še vedno zagotavlja, njegova uvedba pa ima tudi pomemben vpliv na okolje, saj se močno zmanjša poraba električne energije. V študiji predlagana uvedba čiščenja in recikliranja prečiščene vode, zniža poraba sveže vode, zaradi česar so materialni stroški pralnice znižani.
Keywords: nizko temperaturno pranje, energija, odpadna voda, biorazgradljivost, membranski bioreaktor
Published in DKUM: 20.03.2012; Views: 3176; Downloads: 323
Full text (2,21 MB) |
