Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The usage of a thermoclimatic chamber for technoclimatic tests of special vehicles and mobile machines

Kucybała P., Gawlik A., Pobędza J., Walczak P.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 2

199--206

EN

Constantly increasing technical and operational demands are set for modern manned and unmanned special vehicles, all − terrain vehicles, and mobile machines. Their producers must comply with very restrictive standards, strict legal regulations, and high customer requirements. They concern not only functionality and efficiency of described objects, but also resistance to the impact of environmental and climatic exposure. Vehicles and mobile machines must be adapted to work in different climatic conditions such as low and high temperature, variable humidity, wind, dustiness, rainfall, variable atmospheric pressure, solar radiation. Verification of the correctness of operation of all these systems installed in machines, vehicles and engineering units requires experimental research in specified and stable climatic conditions. These special conditions can only be implemented in a thermoclimatic chamber. Thanks to these researches, it is possible to confirm the effectiveness of solutions that allow machines to work in extreme climatic conditions, as well as to detect a number of defects and imperfections of the structure, unpredictable at the design stage. The article describes the research procedure certified by Polish Centre for Accreditation and discusses examples of technoclimatic research carried out recently in the thermoclimatic chamber of Laboratory of Technoclimatic Research and Heavy Duty Machines of Cracow University of Technology.

2

Wpływ autoklawizacji na proces hydratacji na przykładzie autoklawizowanego betonu komórkowego

Walczak P.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 30

127--139

PL

W ostatnich latach obserwuje się zaostrzanie wymagań cieplnych dla budynków, jak również wzrost świadomości ekologicznej konsumentów. To między innymi dlatego autoklawizowany beton komórkowy (ABK) jest najczęściej wybieranym elementem murowym w Polsce [1]. Od 1 stycznia 2017 r. maksymalny współczynnik przenikania ciepła Uc(max) dla ścian nie może być większy niż 0,23 W/m2K. Dzięki swojej porowatej strukturze, autoklawizowany beton komórkowy cechuje się dobrymi parametrami izolacyjności cieplnej, jest materiałem lekkim i praktycznym w obróbce, a jego produkcja jest procesem bezodpadowym. Uzyskanie wytrzymałości przy tak wysokiej porowatości nie byłoby możliwe bez zastosowania obróbki hydrotermalnej. O ile skład fazowy świeżej mieszanki betonu komórkowego nie odbiega znacząco od składu betonu dojrzewającego w warunkach naturalnych, to użycie nasyconej pary wodnej pod ciśnieniem powoduje powstawanie uwodnionych krzemianów wapnia o wyższym stopniu wykrystalizowania, takich jak: tobermoryt. Dzięki zastosowaniu przyspieszonej metody dojrzewania otrzymujemy materiał konstrukcyjny o niskiej gęstości, niskim współczynniku przewodzenia ciepła przy zachowaniu odpowiednich parametrów wytrzymałościowych. Niższa gęstość materiału oznacza, że możliwe jest przetransportowanie większej ilości materiału przy jednoczesnej oszczędności energii w transporcie samochodowym.

EN

In recent years exacerbation of thermal regulation for buildings can be observed, and increased human responsibility for environmental. It is the reason why Autoclaved Aerated Concrete (AAC) is the most commonly used building material in Poland [1]. Since 1st January 2017 maximum value of thermal transmittance (Uc(max)-value) cannot be higher than 0,23 W/m2K. Thanks porous structure, autoclaved aerated concrete, have good thermal properties. AAC is a light weight material easy to use, and moreover its production is a waste-free production. Obtainment so high compressive strength in correlation to high porosity cannot be able without using hydrothermal treatment. Phase composition of freshness mortar of autoclaved aerated concrete is close to phase composition of standard concrete hydrated under atmospheric conditions. Hydration under hydrothermal conditions cause formation of Calcium Silicate Hydrated C-S-H with higher degree of crystallinity and tobermorite. Due to use hydrothermal conditions production of lightweight buildings material as the autoclaved aerated concrete with good thermal insulation and enough compressive strength is possible. Lower density of AAC in comparison to the other building material allow to transport higher amount of material by the same transport, while caring for the natural environment.

3

Hydraulic hybrid vehicle with energy recuperation

Gawlik A., Sobczyk A., Walczak P.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2016

|

Y. 113, iss. 5-M

13--20

EN

Modern transport vehicles and mobile machines have a high advanced functionality and quality of work. However, it is often associated with high power consumption. That is why research focused on reducing vehicle operating costs is so important. The possibilities of reduction of fuel consumption in combustion engines, which are usually the primary source of energy in many vehicles, seem to be exhausted. It came from design constraints of the combustion engine and increasingly stricter emission’s standards. That is way very popular become energy recovery system. Usually, these systems are based on an electric storage battery. Energy is capturing during braking of the vehicle and transferred to the electric motor periodically connected with the drive system. While, in the vehicles driven by hydrostatic system hydraulic energy in a similar way can be captured and stored in the hydro-pneumatic accumulator. This paper presents such solution of energy saving system based on an additional pump and hydro-pneumatic accumulator build into vehicle hydrostatic drive system. Mechanical and hydraulic elements of vehicle drive system were modelled using SimulationX software. The standard drive system is comparing with the energy recuperation drive system. Tests have been conducted for assumed working cycle and several operating parameters by the use of SimulationX. Reached than 10% energy saving in one cycle, confirms the correctness of designed structure of the hydraulic energy recovery system.

PL

Współczesne pojazdy transportowe i maszyny mobilne charakteryzują się wysoko zaawansowaną funkcjonalnością i jakością pracy. Jest to jednak często związane z dużym zużyciem energii. Zrozumiałe jest zatem prowadzenie prac ukierunkowanych na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych. Możliwość znaczącego obniżenia zużycia paliwa przez silniki spalinowe, będące zazwyczaj źródłem pierwotnym energii w pojazdach użytkowych, wydaje się być wyczerpana. Wynika to zarówno z ograniczeń konstrukcyjnych silnika spalinowego, jak i zaostrzających się norm dotyczących czystości spalin. Stąd też zainteresowanie systemami odzysku energii wspomagającej jednostkę napędową przy zwiększonym obciążeniu. Zwykle są to układy bazujące na akumulatorach elektrycznych, w których jest gromadzona energia przechwytywana w procesie hamowania pojazdu i przekazywana następnie do silnika elektrycznego łączonego okresowo z układem napędowym, nazywane popularnie hybrydowymi układami napędowymi. W artykule opisano rozwiązanie i wyniki testów symulacyjnych systemu odzysku energii kinematycznej dla małego pojazdu transportowego z przekładnią hydrostatyczną. Układ napędowy pojazdu złożony z elementów mechanicznych i hydraulicznych zamodelowano z wykorzystaniem bibliotek programu SimulationX firmy ITI GmbH. W celu porównania energochłonności standardowego układu napędowego i układu wspomaganego przez system rekuperacji energii przeprowadzono testy symulacyjne dla przyjętego cyklu roboczego oraz dla kilku konfiguracji parametrów eksploatacyjnych. Osiągnięta ponad 10% oszczędność energii w cyklu testowym potwierdza słuszność założeń zaprojektowanej struktury proponowanego systemu odzysku energii.

4

Ratownictwo górnicze w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym

Kowalik M., Walczak P., Sułkowski J., Turkiewicz W.

Zeszyty Naukowe Dolnośląskiej Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Techniki. Studia z Nauk Technicznych

|

2015

|

Nr 4

105--116

PL

W artykule przypomniano krótką historię ratownictwa w górnictwie węglowym. Nawiązując do niej, przedstawiono rozwój ratownictwa w górnictwie miedziowym Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM). Specyfiką powstałej w 1997 roku Jednostki Ratownictwa Górniczo-Hutniczego (JRGH) jest obecność w jej strukturze organizacyjnej również ratownictwa powierzchniowego. Dzięki temu JRGH niesie niezbędną pomoc nie tylko zagrożonym załogom górniczym, ale również włącza się w likwidację skutków pożarów, klęsk żywiołowych i innych naruszeń bezpieczeństwa powszechnego na obszarze LGOM. Opisano trzy wybrane „niegórnicze” akcje ratownicze, potwierdzające wszechstronność i duży potencjał ratownictwa górniczego LGOM.

EN

A brief history of mine rescue in coal mining was recalled. That was the base for the introduction of the development of mine rescue in copper mining (in Legnicko-Głogowskie Copper Basin – LGOM). In 1997 special Mining and Metallurgic Rescue Unit (abbrev. from Polish JRGH) was created and its engagement in the structure of surface rescue organizations is considered in the article as an unique feature. According to this, JRGH provides necessary help not only to the miners but also deals with surface fires, natural disasters and other disturbances of public safety within LGOM area. Three “non-mining” operations were described. It proves comprehensiveness and great potential of mine rescue in LGOM.

5

System odzysku energii w pojazdach z napędem hydrostatycznym

Gawlik A., Sobczyk A., Walczak P.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2014

|

z. 103

71--72

EN

Operating cost lowering of mobile machines and vehicles can be achieved by introducing of energy recovery systems supporting the main engine. This paper presents such solution of energy saving system based on additional pump and hydro-pneumatic accumulator build into vehicle hydrostatic drive system. System modeling, by use of the SimulationX, shows above 10% of energy saving, confirming properties of the proposed system.

PL

Współczesne pojazdy transportowe i maszyny mobilne charakteryzują się wystarczająco wysoko zaawansowaną funkcjonalnością i jakością pracy. Jest to jednak często związane z dużym zużyciem energii. Zrozumiałym, więc jest prowadzenie prac ukierunkowanych na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych. Możliwość znaczącego obniżenia zużycia paliwa przez silniki spalinowe, będące zazwyczaj źródłem pierwotnym energii w pojazdach użytkowych, wydaje się być wyczerpana. Wynika to zarówno z ograniczeń konstrukcyjnych silnika spalinowego jak i zaostrzających się norm dotyczących czystości spalin. Stąd też zainteresowanie systemami odzysku energii wspomagającej jednostkę napędową przy zwiększonym obciążeniu. Zwykle są to układy bazujące na akumulatorach elek¬trycznych, w których jest gromadzona energia przechwytywana w procesie hamowania pojazdu i przekazywana następnie do silnika elektrycznego łączonego okresowo z układem napędowym, nazywane popularnie hybrydowymi układami napędowymi. Podczas gdy w pojazdach użytkowych napędzanych przekładnią hydrostatyczną można wykorzystać w sposób analogiczny przechwytywanie energii hydraulicznej i magazynowanie jej w akumulatorze hydropneumatycznym. Prezentowany artykuł opisuje rozwiązanie i wyniki testów symulacyjnych systemu odzysku energii kinematycznej dla małego pojazdu transportowego z przekładnią hydrostatyczną. Układ napędowy pojazdu złożony z elementów mechanicznych i hydraulicznych zamodelowano z wykorzystaniem bibliotek programu SimulationX firmy ITI GmbH. W celu porównania energochłonności standardowego układu napędowego i układu wspomaganego przez system rekuperacji energii przeprowadzono testy symulacyjne dla przyjętego cyklu roboczego oraz dla kilku konfiguracji parametrów eksploatacyjnych. Zaproponowane rozwiązanie nawiązuje do systemu Permo Drive stosowanego głównie w samochodach ciężarowych. W celu obniżenia, na etapie projektu, kosztów elementów składowych układu jak i możliwości zastosowania różnych strategii sterowania, układ odzysku połączono z mechanizmem jazdy za pośrednictwem przekładni pasowej, sterowanego sprzęgła i dodatkowej pompy (rys.1). Osiągnięta ponad 10-procentowa oszczędność energii w cyklu testowym potwierdza słuszność założeń zaprojektowanej struktury proponowanego systemu odzysku energii.

6

System odzysku energii w pojazdach z napędem hydrostatycznym

Gawlik A., Sobczyk A., Walczak P.

Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze

|

2014

|

Nr 2

47--50

PL

Współczesne pojazdy transportowe i maszyny mobilne charakteryzują się wystarczająco wysoko zaawansowaną funkcjonalnością i jakością pracy. Jest to jednak często związane z dużym zużyciem energii. Zrozumiałe więc jest prowadzenie prac ukierunkowanych na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych. Możliwość znaczącego obniżenia zużycia paliwa przez silniki spalinowe, będące zazwyczaj źródłem pierwotnym energii w pojazdach użytkowych, wydaje się wyczerpana. Wynika to zarówno z ograniczeń konstrukcyjnych silnika spalinowego, jak i zaostrzających się norm dotyczących czystości spalin.

EN

Operating cost lowering of mobile machines and vehicles can be achieved by introducing of energy recovery systems supporting the main engine. This paper presents such solution of energy saving system based on additional pump and hydro-pneumatic accumulator build into vehicle hydrostatic drive system. System modeling, by use of the SimulationX, shows about 10% of energy saving, confirming properties of the proposed system.

7

Analiza modelu matematycznego układu sterowania kierownicą turbiny wodnej małej mocy

Walczak P.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

10823--10831

PL

W artykule przeanalizowano model matematyczny siłownika jednostronnego działania ze sprężyną. Dla przejętych założeń zapisano równie różniczkowe ruchu siłownika i równanie na zmianę ciśnienie. Wyznaczono ich równanie charakterystyczne i jego pierwiastki, a następnie współczynniki form własnych. W konsekwencji otrzymano rozwiązanie w postaci równań jednorodnych opisujących przemieszczeni tłoka, jego prędkość i ciśnienie w komorze siłownika. W modelu uwzględniono także ściśliwość cieczy. Posłużono się rozwinięciem w szereg Maclaurina celem zbadania jej wpływu na zmianę ciśnienia w siłowniku. Zaprezentowana analiza w wchodzi w skład większego projektu, którego celem jest przetestowanie zmodernizowanego systemu sterowania kierownicą turbiny wodnej małej mocy. Układu, który został zaprojektowany w oparciu o wykorzystanie elementów hydrauliki wodnej z użyciem innowacyjnej technologii pokryć. Koncepcje tego sterowania i pierwsze testy symulacyjne przedstawiono innym artykule.

EN

The paper presents analysis of the mathematical model of single-acting cylinder with spring. For acquired assumptions a differential equation of actuator motion and pressure change was written. The Characteristic equation and its roots were determined. Consequently, a homogeneous equation describing the piston displacement, its velocity and pressure in the cylinder chamber was obtained. The model also includes compressibility of the fluid. Expansion in Maclaurin’s series was used to investigate its influence on pressure change in the cylinder. The presented analysis is part of a larger project which aim is to test the modernized control system of guide apparatus of small power water turbine. This designed system is built with water hydraulics components using innovative technology of covering. The concepts of control and the first tests of simulation were showed in another article.

8

Symulacja możliwości odzysku energii w układzie hydraulicznym koparki

Chojnacki M., Sobczyk A., Walczak P.

Inżynieria Maszyn

|

2014

|

R. 19, z. 2

28--37

PL

Celem pracy było stworzenie modelu napędu układu roboczego wybranej koparki, na podstawie którego przeprowadzane były badania symulacyjne związane z odzyskiem energii w hydraulicznym układzie napędowym. W tym celu należało zbudować model 3D, odzwierciedlający wybrany rzeczywisty model koparki w dowolnym oprogramowaniu do modelowania 3D. Następnie powstały model 3D należało zaimplementować do oprogramowania SimulationX firmy ITI, w którym to został stworzony hydrauliczny układ sterowania powstałego modelu 3D. Podstawowym zagadnieniem było zbudowanie najprostszego hydraulicznego układu sterowania, który w kolejnych etapach był rozbudowywany o dodatkowe elementy w celu poprawienia sprawności energetycznej układu.

EN

The objective of this study was to create a model of the selected excavator, from which will be carried out simulation studies associated with energy recovery in the hydraulic control system. To do this, a 3D model was built, which will be based on the actual excavator model in any program for 3D modelling. Then, the resulting 3D model was implemented to the ITI software, which is called SimulationX. In this program was created hydraulic control system of the resulting 3D model. The main issue is to build the simplest hydraulic control system that in the next stages will be expanded to include additional elements in order to improve the energy efficiency of the system.

9

Succinic acid biosynthesis by Corynebacterium glutamicum

Leszczewicz M., Walczak P.

Biotechnology and Food Science

|

2014

|

Vol. 78, nr 1

25--43

EN

Succinic acid is one of the most desirable raw materials. Currently, it is obtained mainly by hydrogenation of maleic acid derived from the C4 petroleum fraction. Corynebacterium glutamicum is considered as a possible microbiological producer of this acid. Under oxygen deprivation conditions this bacteria secretes L-lactate, succinate and acetate. Succinic acid is an intermediate of the Krebs cycle, in order to achieve high efficiency of its biosynthesis, metabolic engineering of C. glutamicum is required. The best producers described so far are C. glutamicum R ΔldhA pCRA717 (146 g/L) and C. glutamicum BOL-3/pAN6-gap (133 g/L). Succinic acid biosynthesis can also be achieved under aerobic conditions. C. glutamicum ZX1 (pEacsAgltA) produces aerobically 21.7 g/L of succinate. Genetic engineering is also necessary to enable the use of low-cost, waste carbon source such as glycerol or starch. The paper also presents and discusses examples of modifications of bacterial cells, allowing them to use these two carbon sources.

10

Ekomodelowanie procesu cięcia blach nożycami krążkowymi

Bohdal Ł., Walczak P.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

863--872

EN

In this study, a numerical model of the shearing process was developed using the finite element method and the effect of the main process parameter - clearance between tools on the deformation of DC01 steel and quality of the sheared edge was analyzed. The shearing process was considered a geometrical and physical nonlinear problem with unknown boundary conditions in the contact area of the system, such as the tool and workpiece. Numerical results were obtained based on slitting process using the dynamic explicit method in the ANSYS/LS-DYNA code. Experimental verification was conducted to confirm the results of the finite element simulation. These experimental results showed good agreement with those of the finite element simulation. Obtained results can be used to select the optimal clearance in shearing and decrease the scrap.

11

Międzynarodowe Zawody Zastępów Ratowniczych drogą do wymiany doświadczeń

Mirek A., Katan D., Walczak P.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 11

48-52

12

Elementy i układy hydrauliki wodnej - badania, rozwój

Sobczyk A., Walczak P.

Hydraulika i Pneumatyka

|

2011

|

nr 5

12-17

PL

Opisano prace związane z analizą projektowaniem, wykonaniem prototypów i badaniami wysokociśnieniowych elementów hydrauliki wodnej. Podano wybrane wyniki badania prototypowego zaworu przelewowego do eksploatacji w układach hydrauliki wodnej. Wskazano na kolejne zastosowania tego typu elementów i układów m. in. w przetwórstwie żywności, maszynach budowlanych, urządzeniach szpitalnych i rehabilitacyjnych.

EN

Presented paper contains methodology of analysis, design, prototyping and testing procedures of high pressure hydraulic elements. Results of laboratory tests of the prototype relief valve for oil and water application have been presented. It has been pointed specific applications of high pressure water hydraulic drive and control systems in different industries, such as: food processing, construction and mobile machines and vehicles, to rehabilitation and hospital equipment

13

Influence of the fly ash type on properties of autoclaved aerated concrete

Łagosz A., Szymański P., Walczak P.

Cement Wapno Beton

|

2011

|

nr spec.

22-25

EN

This paper is devoted to the relationship between properties of the siliceous fly ash used as an aggregate in production of autoclaved aerated concrete in PGS technology and its properties. Tests were conducted on technological scale. Such technological measurements in this scale are not frequent and the influence of mix components, namely fly ash on the basic functional properties of AAC are seldom found in technical literature. A series of AAC with similar binder content, constant composition and stable properties has been selected for experimental purposes. Fly ash used as an aggregate came from various sources, and the composition and properties were a consequence of both the combustion of coal and co-firing with biomass. The results show that, when the amount of binder and its properties are stable, the properties of ACC, especially compressive strength, are dependent on the properties of fly ash, which fulfils the function of aggregate. Linking such fly ash properties as specific surface area, fly ash water demand and content of unburned carbon may be the basis for a qualitative assessment of raw material in the manufacture of AAC.

14

Mechanism of anchoring proteins on the cell envelope

Pietraszek P., Walczak P.

Biotechnology and Food Science

|

2011

|

Vol. 75, nr 1

51-64

EN

Surface proteins, essential structural components of bacterial cell wall, are synthesized as precursors equipped with specific functional domains. The N-terminal signal module enables translocation across the plasma membrane via Sec or Tat pathways, while sorting motif, located in the C-terminus, is responsible for protein attachment to the cell wall peptidoglycan. Only exception are lipoproteins which lipoylated cysteinyl residue connected with bacterial membrane is in N-terminal part of protein. Most of surface proteins, as surface (S-) layer proteins, internalins or autolysins, are linked to the different structures of cell wall through non covalent forces. From the other hand, molecules with LPXTG motif, which attachment involves sortase activity, are linked to the peptidoglycan by covalent bond. Due to structural, chemical and physicochemical properties, surface proteins are attractive components of diverse industrial or medical systems. Knowledge about mechanism of anchoring proteins to the cell envelope will open new possibility of their applications.

15

Modelowanie i badania nowych konstrukcji elementów wysokociśnieniowej hydrauliki wodnej na przykładzie zaworu przelewowego

Semeniuk E., Sobczyk A., Walczak P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2009

|

Z. 12

CD-CD

PL

Artykuł zawiera wyniki prac prowadzonych w Politechnice Krakowskiej nad zastosowaniem wodnej hydrauliki siłowej do napędu i sterowania maszyn i urządzeń, w tym szeroko pojętych maszyn roboczych i transportowych. Jednym z zadań prowadzonych prac jest opracowywanie, wykonanie prototypów i badania elementów hydraulicznych przystosowanych do pracy z użyciem wody, jako czynnika roboczego. Przedmiotem artykułu jest przedstawienie założeń technicznych, modelu matematycznego oraz wykonanego prototypu zaworu przelewowego oraz wyników badań stanowiskowych zarówno z użyciem wody jak też, dla porównania, oleju hydraulicznego. Wnioski z badań posłużą do prowadzenia dalszych prac projektowo-wdrożeniowych w zakresie elementów hydrauliki wodnej, której stosowanie pewnych warunkach może być nie tylko zalecane, ale także konieczne ze względów ekologicznych, sanitarnych lub bezpieczeństwa.

EN

Paper contains results of research carrying out in Cracow University of Technology Laboratory of Fluid Power on application of high pressure water hydraulics for machine drive and control including heavy duty machines. One of the task of work is design, prototyping and testing of hydraulic elements which can he used for water as a working fluid. In the paper technical assumption, mathematical model and manufactured prototype were described. Then results of laboratory tests of the prototype relief valve for oil and water application, for comparison, are presented. Conclusions from described research could be helpful in future design and introducing of different types of water hydraulic components, which can be used in high pressure water hydraulic drive and control systems for specific application due to ecology, sanitation and safety.

16

Collagen hydrolysates as a new diet supplement

Dybka K., Walczak P.

Zeszyty Naukowe. Chemia Spożywcza i Biotechnologia / Politechnika Łódzka

|

2009

|

Z. 73

83-92

PL

W artykule dokonano przeglądu literatury dotyczącej właściwości hydrolizatów kolagenu stosowanych jako suplementy diety. Aktywność biologiczna i oddziaływanie prozdrowotne hydrolizatów białek kolagenowych zostały udowodnione naukowo, zwłaszcza w leczeniu chorób zwyrodnieniowych kości i stawów oraz poprawie kondycji skóry, włosów i paznokci. Wysoka tolerancja pacjentów na spożywane hydrolizaty kolagenu w długim czasie powoduje, iż są one atrakcyjnym prozdrowotnym suplementem diety.

EN

Paper reviews literature data connected with properties of collagen hydrolysates applied as diet supplements. Biological and health promoting activity of collagen derived peptides has been well documented in many studies, especially for the therapeutical treatment of bones and joints diseases as well as for the improvement of skin, hair and nails conditon. High tolerance of patients for long-term ingested collagen hydrolysates make them attractive for use as health promoting diet supplement.

17

Zastosowanie metody PCR do wykrywania patogenów w żywności

Walczak P., Ołtuszak-Walczak E., Merlak D.

Przemysł Spożywczy

|

2009

|

T. 63, nr 12

12-15

PL

W artykule omówiono wykorzystanie różnych metod PCR do wykrywania patogenów w próbkach żywności, ze szczególnym uwzględnieniem automatycznego systemu BaxQ7®. Omówiono podstawy działania tego systemu oraz metody wykorzystywane do detekcji produktów PCR i weryfikacji ich specyficzności. System BaxQ7® pozwala na analizę obecności Salmonella sp., E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Listeria sp., Enterobacter sakazaki, Campylobacter coli/jejuni/lari, Staphylococcus aureus oraz drożdży i pleśni w różnych produktach spożywczych, znacznie skraca czas ich badania.

EN

Article illustrates application of PCR techniques for the detection of food borne pathogens in food samples with particular attention paid to the BaxQ7® system. Principles of operation of this system are presented as well as methods applied for detection of PCR products and verification of their specificity. System BaxQ7® allows detection of Salmonella sp., E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Listeria sp., Enterobacter sakazaki, Campylobacter coli/jejuni/lari, Staphylococcus aureus as well as yeast and molds in different food products, substantially shortening time of analysis.

18

Modelowanie i badania elementów wysokociśnieniowej hydrauliki wodnej

Semeniuk E., Walczak P., Sobczyk A.

Hydraulika i Pneumatyka

|

2009

|

nr 2

19-22

PL

Zaprezentowano wyniki prac nad zastosowaniem wodnej hydrauliki siłowej do napędu i sterowania maszyn i urządzeń, zwłaszcza maszyn roboczych i transportowych. Przedstawiono wnioski dotyczace zaworu przelewowego, które posłużą do dalszych prac projektowo-wdrożeniowych tego typu elementów.

EN

Paper contains results of research on application of high pressure water hydraulics for machine drive and control systems including heavy duty machines. Conclusions from described research on the relief valve could be helpful in future design and introducing of different types of water hydraulic components.

19

Control system of double acting single ended cylinder simulation – concept of water turbine guide apparatus control

Walczak P., Sobczyk A.

Hydraulika i Pneumatyka

|

2008

|

nr 6

19-23

EN

This article is introductory elaboration of the theoretical model of the hydraulic control system of water turbine guide apparatus control. Main goal of proposed hydraulic system configuration is control of water flow on water turbine blades, to keep its constants velocity. The system uses pressure feedback, which controls position of directional valve spool.

PL

Opisano model układu sterowania mechanizmem kierownicy w turbinie wodnej. Wskazano na główne zadanie opisanego układu - sterowanie wielkością strumienia wody przepływającej przez łopatki kierownicy, co służy utrzymaniu zadanej stałej prędkości obrotowej. Podkreślono znaczenie ciśnieniowego sprzężenia zwrotnego z układem suwaka rozdzielacza hydraulicznego.

20

Sekwencje insercyjne i plazmidy bakterii mlekowych w generowaniu różnorodności biologicznej bakterii Bacillus subtilis

Walczak P.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2004

|

Z. 332

3-129

PL

Bakterie mlekowe należące do rodzaju Lactococcus zawierają wiele plazmidów replikujących według dwóch ogólnie znanych mechanizmów, t.j. mechanizmu toczącego się koła (RCR) (ang. rolling circle replication) i typu theta (ang. theta replication). Plazmidy RCR mają zwykle niewielkie rozmiary, do 2-3 tysięcy par zasad (t.p.z.) i zazwyczaj są kryptyczne. Plazmidy typu theta należą do najczęściej spotykanych, mają wielkość od kilku do kilkudziesięciu t.p.z. i kodują wiele ważnych technologicznie funkcji bakterii mlekowych, takich jak fermentacja laktozy, aktywność proteinazowa, mechanizmy fagooporności, produkcja bakteriocyn, produkcja zewnątrzkomórkowych polisacharydów, oporność na jony metali ciężkich i antybiotyki oraz wiele innych cech. Występują zwykle w niewielkiej liczbie kopii na komórkę, ale są stabilne zarówno strukturalnie jak i segregacyjnie. Cechą charakterystyczną większości plazmidów typu theta bakterii Laciococcus jest fakt występowania w ich strukturze wielu różnych sekwencji insercyjnych i transpozonów, które są przyczyną dużej zmienności genetycznej tych bakterii. Sekwencje insercyjne występują również w DNA chromosomalnym bakterii z rodzaju Lactococcus, a ich obecność sprawia, że mogą powodować znaczne przegrupowania w obrębie chromosomu, polegające na inwersji lub delecji dużych fragmentów DNA. Sekwencje insercyjne są zatem aktywnym czynnikiem powodującym różnorodne mutacje i w istotny sposób wpływają na zmienność biologiczną szczepów, wyrażającą się znacznymi różnicami w aktywności tych samych szlaków metabolicznych (np. metabolizm cytrynianu i laktozy) bądź też pojawianiem się całkowicie nowych właściwości (np. produkcja bakteriocyn czy oporność na jony metali ciężkich). Z drugiej strony, bakterie mlekowe z rodzaju Lactococcus mające status organizmów typu GRAS (ang. generally regarded as safe) mogą być wykorzystywane bez ograniczeń jako narzędzia do otrzymywania fermentowanych produktów spożywczych lub też jako dodatki do żywności. Z tego powodu DNA pochodzące z tych bakterii, zarówno chromosomowe jak i plazmidowe, również może być wykorzystywane do modyfikacji innych drobnoustrojów na drodze transformacji. Właściwości sekwencji insercyjnych tych bakterii polegające na wywoływaniu mutacji insercyjnych wydają się zatem bardzo interesującym narzędziem do prób generowania zmienności genetycznej innych gramdodatnich bakterii, np. z rodzaju Bacittus. Celem prezentowanej pracy było sprawdzenie czy DNA plazmidowe i „czyste" DNA sekwencji insercyjnych izolowane z bakterii mlekowych może wywoływać mutacje u bakterii Eacillus subtilis. W tym celu zastosowano technikę transformacji bakterii Bacillus subtilis za pomocą obydwu rodzajów DNA bakterii mlekowych oraz opracowano sposoby wyodrębniania mutantów o zmienionych właściwościach biochemicznych i fizjologicznych. W eksperymentach transformacji Bacillus subtilis z wykorzystaniem plazmidów bakterii mlekowych otrzymano klony o zmienionych cechach morfologicznych i niezdolne do procesu sporulacji. Ponadto szczepy te charakteryzowały się znaczną aktywnością β-galaktozydazy (niewykrywalną u szczepu wyjściowego) oraz opornością na kanamycynę (50 μg*cm-3) i wysokie stężenie jonów kadmu (500 μM). Porównanie wydajności syntezy biomasy szczepu wyjściowego i otrzymanych klonów w pożywce zawierającej laktozę jako źródło węgla wykazało, że szczepy te aktywnie metabotizują laktozę, a ponadto komórki nie przetrwatnikują i nie ulegają autolizie. Otrzymane mutanty wydają się zatem być dobrymi gospodarzami dla rekombinowanych genetycznie plazmidów warunkujących, np. wysoką produkcję enzymów zewnątrzkomórkowych takich jak amylazy, glukanazy czy proteazy. Do transformacji Bacillus subtilis wykorzystano również zmodyfikowany duży plazmid bakterii Lactococcus laclis ssp. lactis var. diacetylactis 239. Modyfikacja ta polegała na jego zmniejszeniu. W wyniku transformacji Bacillus subtilis PSL1, otrzymano szereg transformantów opornych na kanamycynę, a jeden z nich zawierał autonomiczny plazmid, który nazwano pLD239. Udało się zatem przenieść duży plazmid bakterii mlekowych do komórek Bacillus subtilis i uzyskać ekspresję genu oporności na kanamycynę. Określono wielkość tego plazmidu na 26,7 tysięcy par zasad i stwierdzono, że enzym restrykcyjny Sali generuje 4 fragmenty oznaczone F1 - F4 o długości odpowiednio 1,9; 3,8; 7,0 i 14,0 t.p.z. Fragmenty te sklonowano w plazmidzie pUC19, w komórkach Escherichia coli JM101, otrzymując rekombinowane plazmidy pUC19:F1-pLD239, pUC19:F2-pLD239, pUC19:F3-pLD239, PUC19:F4-pLD239. Stwierdzono również, że fragment F2 jest odpowiedzialny za oporność na kanamycynę, a fragment F4 zawiera minimainy replikon funkcjonujący u Bacillus subtilis. Fragmenty F3 oraz F4 plazmidu pLD239 zawierały najprawdopodobniej sekwencje insercyjne gdyż transformacja komórek Bacillus subtilis rekombinowanymi plazmidami pUC19:F3-pLD239 i pUC19:F4-pLD239 prowadziła do otrzymywania mutantów o zmienionych cechach biochemicznych oraz morfologicznych co mogło być wynikiem mutacji insercyjnych. Zastosowano technikę PCR do wyodrębniania sekwencji insercyjnych ISS1 i IS904 z różnych szczepów bakterii Lactococcus lactis, a otrzymane DNA obu sekwencji wykorzystane zostało do transformacji komórek Bacillus subtilis metodą elektroporacji, w wyniku, której izolowano mutanty insercyjne. Ze względu na to, że „czyste" sekwencje insercyjne nie kodują żadnych łatwo wykrywanych cech fenoptypowych to do detekcji mutantów insercyjnych zastosowano różne czynniki selekcyjne, gdyż pod wpływem wprowadzonej sekwencji insercyjnej, komórki bakterii mogą nabywać cechę oporności na kanamycynę i inne antybiotyki, oporność na jony kadmu bądź też detergenty, takie jak np. Tergitol. Otrzymane tą drogą mutanty miary zmienioną morfologię komórek, nie przetrwalnikowary i wytwarzały różnorodne pigmenty oraz charakteryzowały się zmienioną morfologią kolonii. Wykazano, że badane sekwencje insercyjne indukowały u bakterii Bacillus subtilis produkcję substancji o działaniu antybiotycznym w stosunku do innych gatunków bakterii, drożdży i grzybów nitkowatych, co najprawdopodobniej wiązało się z aktywacją genów odpowiedzialnych za biosyntezę bakteriocyn i/lub biosurfaktantów. Niektóre szczepy mutantów insercyjnych charakteryzowały się zwiększonym wydzielaniem specyficznych białek zewnątrzkomórkowych, co może być wykorzystane do skonstruowania wektorów sekrecyjnych w oparciu o sygnały genetyczne sterujące produkcją i wydzielaniem tych białek (sekwencja promotorowa, miejsce wiązania rybosomów, sekwencja peptydu liderowego). Stwierdzono również, że wprowadzenie sekwencji insercyjnej ISS1 i IS904 do komórek Bacillus subtilis może powodować efekt plejotropowy polegający na znacznym ograniczeniu liczby metabolizowanych substratów. Otrzymano mutanty, które metabolizowaly jedynie glukozę i fruktozę spośród 24 substratów węglowodanowych metabolizowanych przez szczep wyjściowy. Obecność sekwencji insercyjnej lSSl i IS904 w komórkach Bacillus subtilis powodowała znaczną niestabilność otrzymanych mutantów, które często podlegały dalszym samorzutnym zmianom cech fizjologicznych i biochemicznych zachodzących prawdopodobnie w wyniku kolejnych transpozycji sekwencji insercyjnej. Zmiany te można było indukować za pomocą niskiej temperatury czy też różnych czynników selekcyjnych. Wykazano że zastosowanie mineralnej pożywki minimalnej Spizizena ze skrobią jako jedynym źródłem węgla do selekcji szczepów, pozwoliło na otrzymanie ze szczepu Bacillus subtilis BGSC1 A2S9/IS904, który asymilował jedynie glukozę i fruktozę, nowych mutantów zdolnych do rozkładu skrobi o znacznie zwiększonej aktywności amylolitycznej w porównaniu do szczepu wyjściowego. Przykład ten wskazuje, że zastosowanie do selekcji niemetabolizowanego substratu przez mutanta Bacillus subtilis BGSC1A289/IS904 prowadzi do aktywacji genów uczestniczących w asymilacji tego substratu. Taka metoda selekcji wydaje się zatem być bardzo pomocna do otrzymywania mutantów aktywnie metabolizujących inne substraty. Niestabilność mutantów insercyjnych polegała również na zmianie barwy kolonii z żółtej na pomarańczową lub czerwoną, z pomarańczowej na żółtą, z gładkiej na szorstką i odwrotnie. Obserwowano również zmiany polegające na przywróceniu funkcji ruchu komórki powstałe prawdopodobnie poprzez odblokowanie mutacji odpowiedzialnej za syntezę rzęsek bakterii. Łatwość z jaką można wprowadzić sekwencje insercyjne do komórek Bacillus subtilts i różnorodność zmian genetycznych obserwowanych pod wpływem tych sekwencji sprawiają, że technika ta może stanowić bardzo cenne narzędzie do badania funkcji genów, zwiększania aktywności różnych szlaków metabolicznych jak i indukcji ekspresji genów nieaktywnych u szczepu wyjściowego np. z powodu braku aktywnego promotora. Mutanty otrzymane tą metodą mogą być wykorzystane bezpośrednio w różnych procesach biotechnologicznych takich jak np. biosynteza enzymów zewnątrzkomórkowych lub substancji antybiotycznych czy też pigmentów komórkowych. Mutanty o pożądanych cechach technologicznych takich jak brak sporulacji, ograniczona lizą komórek, wykorzystywanie tanich odpadowych substratów węglowodanowych, wysoka wydajność syntezy biomasy czy też aktywna sekrecja białek zewnątrzkomórkowych mogą być wykorzystywane jako komórki gospodarza dla procesów biotechnologicznych wykorzystujących technikę rekombinacji DNA. Ponadto analiza genetyczna otrzymanych mutantów może prowadzić do wyjaśnienia mechanizmów regulacji aktywności genów, oznaczenia właściwości genów o dotychczas nieznanej funkcji, a także przyczynić się do poznania interakcji pomiędzy różnymi genami.

EN

Native and recombinant plasmids of lactic acid bacterium Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis 239 as well as PCR amplified DNA of insertion sequences ISS1 and IS904 were applied for transformation of Bacillus subtilis BGSC 1A289 and PSL1. Detection methods of resulting transformants were developed. They allowed for the isolation of mutants with altered biochemical properties, cell and colony morphology, lack of sporulation and mobility. Mutants obtained from transformation of Bacillus subtilis with native plasmid DNA of Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis 239 were characterized with substantial β-galactosidase activity (not present in the parent strain), kanamycin resistance (50μg*cm-1), cadmium ions resistance (500 μM), inability to sporulate and lack of motility and cell lysis. Mutants obtained after transformation of Bacillus subtilis PSL1 with partially digested EcoRI and religated lactococcal plasmid DNA, were kanamycin resistant and one of them contained autonomous plasmid named pLD239 (26.7 kbp). It has been proved that large lactococcal plasmid can be transferred to Bacillus subtilis and function in the heterologous host. Plasmid pLD239 contained four restriction sites for Sail which generated fragments of the following size 1.94, 3.78, 7.0 and 14.02 kbp. Sail fragments were cloned in E. coli and pUC19. Resulting clones were tested for kanamycin resistance and recombinant plasmids used for transformation of Bacillus subtilis. Performed experiments showed that fragment Sail 3.78 kbp conferred kanamycin resistance (in E. coli) and fragment 14.02 kbp contained minimal replicon active in Bacillus subtilis. Remaining fragments 1.94 and 7.0 kbp contained probably insertion sequences causing insertional mutagenesis and generating various types of mutants of Bacillus subtilis (alteration of cell morphology, sporulation, motility, colony pigmentation, stimulation or retardation of enzyme activities). To prove possible mutagenic role of putative insertion sequences present in Sail pLD239 fragments, transformation experiments of Bacillus subtilis with PCR amplified insertion sequences ISS1 and IS904 of lactic acid bacteria were carried out and mutants containing chromosome integrated IS elements were selected. It has been shown, that for the detection of insertion mutants caused by ,,clean" DNA of insertion sequences, various selection factors can be applied. Such transformants can gain antibiotic resistance (i.e. kanamycin), Cd2+ resistance and detergent resistance such as Tergitol. Insertion mutants generated with IS elements with subsequent selection of inhibitor resistant clones did not contained of any selection markers introduced from outside and their resistance was possibly due to the activation of native for Bacillus subtilis multidrug resistance genes. They were characterized with changed cell morphology, inability to sporulate, colony pigmentation and many other features such as activation of certain enzymes, production of antimicrobial substances and extensive alterations of biochemical profiles. Transformation results with ,,clean" IS elements confirmed their mutagenic role when present in lactococcal plasmid DNA. Insertion mutants of Bacillus subtilis containing chromosomally integrated ISS1 and IS904 were unstable and undergone subsequent further transpositions generating new classes of mutants. It has been demonstrated that IS transposition process can be directed by use of selective media for the recovery of expected mutants. Bacillus subtilis BGSC 1A289/IS904 defective in assimilation of many carbon sources , when plated onto minimal medium containing non metabolizable carbon source such as starch, allowed for the isolation of the new transposition mutant BGSC 1 A289/IS904(Amy+) characterized with higher a-amylase activity than parent strain BGSC 1A289. Multiple transposition of ISS1 from mutant BGSC 1A289/ISS1 resulted in activation of biosurfactant production, feature not observed for the parent strain. Presented results of multiple transpositions of IS elements showed that this method can be very useful for the generation of genetic diversity of mutants and activation of inactive or not known yet metabolic pathways in Bacillus subtilis.