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Combined Age and Segregated Kinetic Model for Industrial-scale Penicillin Fed-batch Cultivation

Biotechnology and bioprocess engineering : Bbe, v.10 no.2, 2005년, pp.142 - 148  

Wang Zhifeng (Department of Automatic Control, Shanghai Jiaotong University) ,  Lauwerijssen Maarten J. C. (Food and Bioprocess Engineering Group, Wageningen University) ,  Yuan Jingqi (Department of Automatic Control, Shanghai Jiaotong University, State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, ECUST)

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This paper proposes a cell age model for Penicillium chrysogenum fed-batch cultivation to supply a qualitative insight into morphology-associated dynamics. The average ages of the segregated cell populations, such as growing cells, non-growing cells and intact productive cells, were estimated by thi...

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  • [2], biomass is morphologically divided into three parts: growing cells, non-growing cells and autolyzed cells. In this research, the average ages of growing cells, non-growing cells and the total intact productive cells (defined as the sum of growing and non-growing cells) were estimated by a simple cell age model. These estimated ages were further used to modify the transition rate of cells from one cate- ory to another as well as the specific product formation rate calculated through Tiller's model.
  • The aging process of mycelium and its effect on kinetics is difficult to verify experimentally. In this study, validation of the model is carried out with the most common method of input-output verification using only the measurable data. Taking the typically sizeable fluctuations of the final penicillin concentrations of the 20 testing charges (ca.
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참고문헌 (8)

  1. Nielsen, J. (1992) Modelling the growth of filamentous fungi. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 46: 187-223 

  2. Tiller, V., J. Meyerhoff, D. Sziele, K. Schugerl, and K.-H. Bellgardt (1994) Segregated mathematical model for the fed-batch cultivation of a high-producing strain Penicillium chrysogenum. J. Biotechnol. 34: 119-131 

  3. Paul, G. C. and C. R. Thomas (1996) A structured model for hyphal differentiation and penicillin production using Penicillium chrysogenum. Biotechnol. Bioeng. 51: 558-572 

  4. Levenspiel, O. (1979) Chemical Reactor Omnibook. Chapter 81-84. Covallis, OSU Book Stores, Inc 

  5. Cain, S. J. and P. C. Chau (1998) Transition probability cell cycle model with product formation. Biotechnol. Bioeng. 58: 387-399 

  6. Deckwer, W.-D., J. Q. Yuan, K.-H. Bellgardt, and W. S. Jiang (1991) A dynamic cell cycling model for growth of baker's yeast and its application in profit optimization. Bioproc. Eng. 6: 265-272 

  7. Yuan, J. Q., K.-H. Bellgardt, W.-D. Deckwer, and W. S. Jiang (1993) Modification and verification of the cell cycling model for Saccharomyces cerevisiae. Bioproc. Eng. 9: 173-182 

  8. Nelder, R. and J. A. Mead (1965) A simplex method for function minimization. Comput. J. 7: 308-313 

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