Download GRID Feedback 2002 No.2 - Delft Center for Systems and ...

combinatie met de generieke elementen (extra randvoorwaarden) en
massabalansen. Dit zogenaamde semi-stoichiometrisch model ontwikkelt voor het
fedbatch proces met combinaties van C- en N-voeding. Het model bestaat uit
fysiologische-fase-specifieke stoichiometrische modellen in combinatie met andere
voor biomassa sterfte, CA productiviteit, CA afbraak en biomassaspecifiek
energiegebruik. Ongespecificeerde opname en productiesnelheden volgen via de
algemene massastromen en elementen balansen.
Dit model is vervolgens succesvol toegepast voor modelgebaseerde optimalisatie
van het groeimedium en de voedingstromen. De geoptimaliseerde fedbatch wordt
gekarakteriseerd door (I) een lange batch fase, (II) een P-gelimiteerde fase voor het
opstarten van de CA productie, en (III) de toepassing van een voedingprofiel, dat
gebruik maakt van een schakeling in N-bron, waardoor optimaal gebruik gemaakt
wordt van het verschil in groei- en productie-eigenschappen bij aanwezigheid van
glutamaat en/of ammonium. Voor online implementatie wordt een biomassa schatting
gemaakt met continue beschikbare afgasdata. De geoptimaliseerde fedbatch is
uitgevoerd en resultaten zijn geanalyseerd. Deze optimalisatiestudie heeft
geresulteerd in nieuwe inzichten in de procesvoering. De verwachting is, dat de
uiteindelijke productie met enkelen tientallen procenten verhoogd kan worden.
Conclusies.
Modelleren van biotechnologische systemen in de procesontwikkelingsfase is lastig
door gebrek aan experimentele data als gevolg van kostbare en tijdrovende
experimenten. Daarnaast zijn veel systeemtoestanden, zoals biomassa en substraat
concentraties slechts offline te meten. Het laatste aspect bemoeilijkt ook de online
processregeling en optimalisatie. In het huidige werk zijn diverse modeltypen
gebruikt. Hieruit blijkt vooralsnog dat het gebruik van relatief eenvoudige
stoichiometrische/kinetische modellen de voorkeur heeft voor procesoptimalisatie.
Het gebruik van meer gedetailleerde metabole modellen levert echter wel extra
kennis van het systeem op, die in de toekomst gebruikt kan worden voor zowel
vernieuwde proces-voeringstrategieën, als de optimalisatie van de micro-organismen
d.m.v. genetische veranderingen. Een derde type, de hybride modellen, lijkt
vooralsnog meer geschikt voor de toepassingen in industriële optimalisatie waar
grote hoeveelheden data beschikbaar.
Huidige werk bij Halotec.
Vanaf 1 september werk ik voor Halotec (www.halotec.com), een biotech bedrijf dat
software en hardware ontwikkelt voor de farmaceutische, biotech-nologische en
voedingsindustrie. Het bedrijf heeft zowel biotechnologen, als informatici in dienst,
waardoor we beide gebieden kunnen integreren om zo tot goede oplossingen te
komen voor onze klanten. Recente producten zijn o.a. een database en datamining
pakket voor de analyse van industriële procesdata van batch processen, een
simulatiepakket voor SMB (simulated moving bed) systemen en de hardware
regeling van een SMB systeem.
22