Celem pracy było określenie charakterystycznych wartości przepływu burzliwego w bioreaktorze w celu późniejszego wykorzystania ich w modelowaniu bilansu populacji komórek roślinnych o poprawionych wartościach odżywczych. Dzięki wykorzystaniu obliczeniowej mechaniki płynów - CFD oraz weryfikacji otrzymanych z niej wyników za pomocą anemometrii laserowej - LDA możliwe było wyznaczenie średnich wartości parametrów charakteryzujących przepływ burzliwy w reaktorze dla charakterystycznych stref w reaktorze zbiornikowym.
EN
The study aimed at determination of characteristic values for turbulent flow in bio-reactor in order to their later application to modeling the balance of plant cell aggregate population. During to the use of computational fluid dynamics (CFD) as well as the verification of obtained in this way results by means of the laser anemometry (LDA), it was possible to determine the mean values of parameters describing turbulent flow in bio-reactor for characteristic zones in reactor vessel.
W pracy badano efekty działania naprężeń burzliwych na agregaty komórek roślinnych w kulturze zawiesinowej prowadzonej w reaktorze okresowym typu Rushtona. Przedstawiono wyniki doświadczalne oraz wyniki modelowania historii populacji agregatów komórek roślinnych w bioreaktorze. Niehomogeniczność burzliwości w skali makro modelowano przy użyciu modeli wielostrefowych, zaś niehomogeniczność w skali mikro modelowano wykorzystując model multifraktalny. Ponieważ niemożliwe jest obecnie bezpośrednie powiązanie złożonej kinetyki wzrostu i rozpadu agregatów komórek roślinnych z modelem CFD ze względu na konieczny, bardzo długi czas obliczeń, dlatego w pracy wykorzystano modelowanie wielostrefowe, a pakiet CFD (Fluent) użyto jedynie do określenia pola przepływów oraz własności burzliwości. Wyniki CFD weryfikowano za pomocą pomiarów LDA. Zaproponowane modele dobrze opisywały ewolucję rozmiaru agregatów komórek roślinnych.
EN
The work included investigations on the effects of turbulent stresses on the aggregates of vegetable cells in suspension culture carried out in a Rushton periodic reactor. The findings of experimental investigations and the results of modeling the population history of vegetable cell aggregates in a bioreactor were presented. The turbulence non-homogeneity on a macro-scale was modelled using multi-zone models, whereas the non-homogeneity on a micro-scale was modelled using a multi-fraction model. Due to the necessary long course of calculation it is now impossible to combine directly the complex kinetics of growth and disintegration of vegetable cell aggregates with the CFD model, therefore, the multi-zone modeling was used for the purposes of this experiment, and the CFD (fluent) packet was merely used to determine the flow field and the properties of turbulence. The CFD results were verified by LDA measurements. The proposed models well represented the evolution of vegetable-cell aggregate size.
Przedstawiono wyniki doświadczalne oraz wyniki modelowania historii populacji agregatów komórek roślinnych w bioreaktorze zbiornikowym z mieszadłem turbinowym Rushtona. Niehomogeniczność burzliwości w skali makro modelowano przy użyciu modelu wielostrefowego, zaś niehomogeniczność w kuli mikro modelowano wykorzystując model multifraktalny.
EN
Evolution of aggregates forming the plant cell culture has been investigated experimentally in the stirred tank reactor equipped with the Rushton turbine and modelled. The large-scale inhomogeneity of turbulence is modelled using a network of zones, and the fine-scale inhomogeneity of turbulence is interpreted using the multifractal model of turbulence.
Badano efekty działania hydrodynamicznych naprężeń burzliwych na agregaty komórek roślinnych różeńca górskiego Rhodiola rosea L. (Crassulaceae). Badania prowadzono w mieszalniku zbiornikowym z mieszadłem typu Rushtona (dtmp/T = 1/3) o działaniu okresowym w warunkach, gdy obserwuje się jedynie rozpad agregatów. Do opisu procesu rozpadu agregatów komórek roślinnych zastosowano model multifraktalny burzliwości intermittentnej.
EN
Effects of hydrodynamic turbulent stress on disintegration of plant cell aggregates Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) were investigated. Investigations were carried out in the stirred tank mixer equipped with the Rushton type turbine mixer and four baffles under conditions when breakage of cell aggregates dominates the process. Breakage process was interpreted with the multifractal model of turbulence.
Badano efekty działania hydrodynamicznych naprężeń burzliwych na agregaty komórek roślinnych różeńca górskiego Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) tworzące kulturę zawiesinową w bioreaktorze zbiornikowym o działaniu okresowym, wyposażonym w mieszadło typu Rushtona. Badania doświadczalne i modelowanie dotyczyły zużycia pożywki i ewolucji rozmiarów agregatów.
EN
Effects of hydrodynamic turbulent stress on behaviour of plant cell aggregates [Rhodiola rosea L. (Crassulaceae)], cultivated in the suspension culture in a batch Rushton-type stirred tank reactor, are investigated. Variations in the time of mean aggregate size and nutrient concentration are measured and predicted with the model.
Przeprowadzono badania doświadczalne i analizę teoretyczną wpływu naprężeń hydrodynamicznych na komórki żywe. Badania doświadczalne potwierdziły możliwość zastosowania multifraktalnej teorii burzliwości do interpretacji zjawisk zachodzących w bioreaktorze.
EN
Response of plant and animal cells to high shear environment has been investigated during in vitro cultivation in a bioreactor with Rushton type impeller. Investigations have shown that agitation affects regrowth ability and viability of cells as well as cell aggregate structure and size distribution. A multifractal theory describing the fine scale structure of turbulence, including its intermittency, is employed to describe the cell-aggregate breakage process. The model predicts transient aggregate size distributions in agreement with experimental data.
W pracy badano wpływ naprężeń hydrodynamicznych na kulturę primordiów pędowych (KPP) w bioreaktorze zbiornikowym z mieszadłem typu Rushtona. Doświadczenia wykazały, że naprężenia hydrodynamiczne wpływają na takie cechy komórek roślinnych jak zdolność do ponownego wzrostu, przeżywalność rozkład wielkości, struktury agregatów.
EN
Response of plant cells to high shear environment has been investigated during in vitro cultivation in a bioreactor with Rushton type impeller. Investigations have shown that agitation affects regrowth ability and viability of cells as well as cell aggregate structure and size distribution.
Model multifraktalny burzliwości intermittentnej zastosowano do opisu procesu rozpadu agregatów złożonych z komórek roślinnych. Przewidywaną przez model zmienność czasową rozkładu wielkości agregatów porównano z wynikami badań doświadczalnych.
EN
A multifractal method describing the fine scale structure of turbulence, including its intermittency, is employed to describe the plant-cell-aggregate breakage process. The model predicts transient aggregate size distribution in agreement with experimental data.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.