scan0057 2

52

nałów wejściowych oznaczymy przez x = [*,, ^ x₄] to omawiana zależność ma postać

*

(5.6)

yt

E ^wu^xj

[J-o gdzie o jest pewną, narzuconą funkcją o określonych właściwościach. Oznacza to, że sygnał wyjściowy zależy od wszystkich sygnałów wejściowych. Jeśli potraktować sygnały wejściowe do pierwszej warstwy jako zbiór danych

0    procesie, zaś zbiór sygnałów wyjściowych jako poszukiwanych zmiennych procesu, to uzyskamy pewien ilościowy, korelacyjny model danego procesu. Tak jak w każdym modelu korelacyjnym, nieodzownym etapem jest wyznaczenie na podstawie danych doświadczalnych wartości parametrów modelu. W omawianym przypadku są to wartości współczynników w... Ważną cechą modeli korelacyjnych, zawierających dużą liczbę współczynników - a do tej grupy należą sztuczne sieci neuronowe — jest to, że istotność wartości poszczególnych współczynników jest mała, tzn. nawet duże zmiany wartości pojedynczego współczynnika nie wpływają istotnie na dokładność interpolacji danych doświadczalnych.

Modele wykorzystujące sztuczne sieci neuronowe pozwalają na szybkie uzyskanie ilościowego, interpolacyjnego opisu dostępnych danych doświadczalnych. Jest to szczególnie przydatne w optymalizacji istniejących procesów. Model taki może być wykorzystany do optymalizacji składu pożywki łub warunków prowadzenia hodowli. W opisie procesów w bioreaktorze. obok zależności korelacyjnych (opisujących np. kinetykę wytwarzania metabolitu), obliczanych za pomocą sztucznej sieci neuronowej, wykorzystuje się tradycyjne równania bilansowe reaktora oraz matematyczne opisy wymiany masy

1    ciepła. Wadą metody jest to, że nie można uzyskać ogólnych rozwiązań analitycznych. Jednak z uwagi na zastosowania w zagadnieniach optymalizacji i sterowania nie ma to istotnego znaczenia. Dostępne dane wskazują, że największe firmy biotechnologiczne z powodzeniem stosują metodę SNN do optymalizacji składu pożywki, maksymalizacji wytwarzania różnorodnych produktów metabolizmu oraz do bezpośredniego (tzw. adaptacyjnego) sterowania procesami technologicznymi.

Literatura uzupełniająca

1.    A. Chmiel: Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN, Warszawa 2002.

2.    A. Cejka: Prcparation of Media; w Biotcchnology, H.-J. Rehm, G. Reed (cds). VCH, Wein-hcim. 1985. vol. 2. 629-698.

3.    X. Mańczak: Technika planowania eksperymentu. WNT, Warszawa 1976.

4.    D. Rasch, G. Herrendorfer. Statystyczne planowanie doświadczeń. PWN, Warszawa 1991.

6. STERYLIZACJA

W procesach biotechnologicznych, w których stosowane są czyste kultury mikroorganizmów, niezbędne jest prowadzenie tych procesów w warunkach sterylnych. Ma to na celu zapobieżenie niekorzystnym zakażeniom. Obecność niepożądanych drobnoustrojów może powodować różnego rodzaju skutki:

-    obce szczepy mogą wypierać kulturę produkcyjną, szczególnie w hodowli ciągłej,

-    zanieczyszczenie końcowego produktu przez obce drobnoustroje lub produkty ich metabolizmu,

-    obce organizmy mogą rozkładać pożądany produkt fermentacji,

-    infekcja fagami może prowadzić do lizy bakterii - producentów,

-    organizmy obce mogą rosnąć razem z producentami, wykorzystując ten sam substrat, co prowadzi do zmniejszenia produkcyjności hodowli.

Warto zauważyć, że nie we wszystkich procesach biotechnologicznych

wymagana jest stcrylność. W wielu technologiach, zwłaszcza przemysłu spożywczego, wystarczająca jest pasteryzacja mediów, która jedynie niszczy formy wegetatywne bakterii, pozostawiając formy przelrwalnikowe. Z kolei w technologiach farmaceutycznych utrzymywanie steryiności jest podstawowym warunkiem uzyskania produktów odpowiedniej jakości. W niektórych technologiach, z uwagi na specyficzne substraty stosowane w hodowli, niebezpieczeństwo infekcji jest znacznie ograniczone.

Stosowanych jest wiele sposobów uniknięcia niepożądanych infekcji. Najważniejsze to:

-    używanie czystej kultury do szczepiania fermentora produkcyjnego,

-    sterylizacja pożywek oraz wszystkich składników dodawanych do fermentora podczas hodowli,

-    sterylizacja fermentora,

-    utrzymywanie aseptycznych warunków podczas hodowli.

Warto podkreślić, iż pojęcie jałowości, oznaczające brak żywych drobnoustrojów, jest nie stopniowalne — pożywka, fermentor, powierzchnia robocza, powietrze są albo sterylne, albo niesterylne.

Sterylizacja jest przeprowadzana bądź przez usunięcie żywych organizmów, bądź przez ich zabicie. Usunięcie drobnoustrojów można uzyskać przez hltrację medium płynnego, np. filtrację powietrza, pożywki. Zabicie mikroorganizmów może być osiągnięte przez: