30 research outputs found
Analytical Determination of the Optimal Temperature Profiles for the Reactions with Parallel Deactivation of Enzyme Encapsulated Inside Microorganisms Cells
A batch biotransformation process running in the presence of microorganisms cells revealing a specified enzyme activity has been considered. The parallel deactivation of enzyme has been taken into account. An analytical solution determining the process course under isothermal conditions and at an optimal temperature profile has been presented. The advantages resulting from the application of the optimal temperature profile with respect to the isothermal conditions in terms of the duration time of the process have been assessed. The presence of the cell membrane has also been taken into account
Przewidywanie funkcji lewej komory u chorych po ostrym zawale serca leczonych inwazyjnie
Wst臋p: Mimo du偶ej skuteczno艣ci pierwotnej przezsk贸rnej 艣r贸dnaczyniowej angioplastyki wie艅cowej
(PTCA) w redukcji 艣miertelno艣ci wewn膮trzszpitalnej u pacjent贸w z ostrym zawa艂em serca
z uniesieniem odcinka ST (STEMI) rokowanie odleg艂e tych os贸b wi膮偶e si臋 z ryzykiem powa偶nych
powik艂a艅. G艂贸wnymi determinantami niekorzystnego przebiegu klinicznego chorych po
STEMI s膮: post臋puj膮ca przebudowa (remodeling) lewej komory (LV), polegaj膮ca g艂贸wnie na
jej poszerzeniu i zmianie kszta艂tu, oraz upo艣ledzenie funkcji skurczowej LV z obni偶eniem jej
frakcji wyrzutowej (EF). Oznaczanie st臋偶e艅 peptyd贸w natriuretycznych w osoczu stanowi
obiecuj膮c膮 metod臋, kt贸ra mog艂aby poprawia膰 proces stratyfikacji ryzyka chorych po STEMI,
kt贸rego podstaw膮 jest echokardiografia. Cele pracy prowadzonej w grupie chorych ze STEMI
leczonych pierwotn膮 PTCA obejmowa艂y ocen臋 funkcji oraz wyst臋powania przebudowy LV
z u偶yciem echokardiografii, ocen臋 przydatno艣ci oznaczania st臋偶enia N-ko艅cowego fragmentu
m贸zgowego peptydu natriuretycznego (NT-proBNP) oraz pr贸b臋 identyfikacji czynnik贸w pozwalaj膮cych
przewidzie膰 w dniu wypisu ze szpitala stopie艅 upo艣ledzenia funkcji oraz wyst膮pienie
remodelingu LV po STEMI w 6-miesi臋cznej obserwacji.
Metody: Grup臋 badan膮 stanowi艂o 98 pacjent贸w (23 kobiety, 75 m臋偶czyzn). Przezklatkowe
badanie echokardiograficzne wykonano w dniu wypisu ze szpitala i po 6 miesi膮cach, oceniaj膮c
wymiary jam serca oraz parametry funkcji skurczowej (EF, wska藕nik kurczliwo艣ci - WMSI)
i rozkurczowej LV (pr臋dko艣ci maksymalne nap艂ywu mitralnego: wczesnego - E oraz w czasie
skurczu przedsionka - A, czas deceleracji wczesnego nap艂ywu mitralnego — DT, czas rozkurczu izowolumetrycznego - IVRT). St臋偶enia NT-proBNP mierzono w osoczu wyj艣ciowo przed
zabiegiem pierwotnej PTCA oraz 6 miesi臋cy po STEMI.
Wyniki: Dzi臋ki pierwotnej PTCA przywr贸cono prawid艂owy przep艂yw nasierdziowy w t臋tnicy
odpowiedzialnej za zawa艂 u 96 chorych. W ocenie echokardiograficznej po 6 miesi膮cach wykazano
u przewa偶aj膮cej wi臋kszo艣ci pacjent贸w zachowan膮 funkcj臋 skurczow膮 LV (mediana EF
47,5%), obecno艣膰 upo艣ledzonej funkcji rozkurczowej LV o profilu zaburzonej relaksacji
(E/A 105 ms) oraz brak istotnej zmiany wymiaru ko艅coworozkurczowego
LV (LVEDD). Niezale偶nymi czynnikami prognostycznymi zachowanej EF po 6 miesi膮cach
w analizie wielowymiarowej okaza艂y si臋: niska maksymalna aktywno艣膰 kinazy fosfokreatynowej
(CPKmax), niskie wyj艣ciowe st臋偶enie NT-proBNP oraz wysoka EF przy wypisie. Wymiar
ko艅coworozkurczowy lewej komory przy wypisie, st臋偶enie NT-proBNP przy przyj臋ciu oraz
aktywno艣膰 CPKmax dodatnio korelowa艂y z LVEDD po 6 miesi膮cach w modelu regresji wielokrotnej.
Wysokie wyj艣ciowe st臋偶enia NT-proBNP oraz ma艂y LVEDD przy wypisie pozostawa艂y
w analizie wieloczynnikowej niezale偶nymi czynnikami predykcyjnymi zmiany LVEDD, b臋d膮cej
estymatorem przebudowy LV. Nie wykazano istotnych r贸偶nic mi臋dzy grupami pacjent贸w,
u kt贸rych czas od pocz膮tku b贸lu do uzyskania reperfuzji by艂 kr贸tszy lub r贸wny 3,2 h i d艂u偶szy
od 3,2 h (mediana op贸藕nienia), pod wzgl臋dem nasierdziowego przep艂ywu krwi w t臋tnicy odpowiedzialnej
za zawa艂, wielko艣ci obszaru martwicy ocenianej enzymatycznie oraz warto艣ci
LVEDD po 6 miesi膮cach, chocia偶 znamienny wzrost EF po tym okresie stwierdzono tylko
w grupie chorych z czasem b贸lu kr贸tszym lub r贸wnym 3,2 h. Czas od pocz膮tku b贸lu do
uzyskania reperfuzji dodatnio korelowa艂 ze st臋偶eniem NT-proBNP po 6 miesi膮cach.
Wnioski: Skuteczna pierwotna PTCA u pacjent贸w ze STEMI wp艂ywa na istotn膮 popraw臋
funkcji skurczowej LV oraz zapobiega niekorzystnej przebudowie LV w 6-miesi臋cznej obserwacji.
Niskie wyj艣ciowe st臋偶enie NT-proBNP, ma艂a aktywno艣膰 CPKmax oraz wysoka warto艣膰
EF przy wypisie pozostaj膮 silnymi, niezale偶nymi czynnikami predykcyjnymi zachowanej EF
6 miesi臋cy po interwencji. Wysokie st臋偶enie NT-proBNP przy przyj臋ciu oraz ma艂y LVEDD
przy wypisie s膮 czynnikami prognostycznymi przebudowy LV. D艂u偶szy czas op贸藕nienia terapii
reperfuzyjnej powoduje brak poprawy funkcji skurczowej LV w obserwacji odleg艂ej
u leczonych inwazyjnie chorych ze STEMI, nie wp艂ywaj膮c istotnie na wyst膮pienie remodelingu LV
External Mass Transfer Model for Hydrogen Peroxide Decomposition by Terminox Ultra Catalase in a Packed-Bed Reactor
It is known that external diffusional resistances are significant in immobilized enzyme packed-bed reactors, especially at large scales. Thus, the external mass transfer effects were analyzed for hydrogen peroxide decomposition by immobilized Terminox Ultra catalase in a packed-bed bioreactor. For this purpose the apparent reaction rate constants, kP, were determined by conducting experimental works at different superficial velocities, U, and temperatures. To develop an external mass transfer model the correlation between the Colburn factor, JD, and the Reynolds number, Re, of the type JD = K Re(n-1) was assessed and related to the mass transfer coefficient, kmL. The values of K and n were calculated from the dependence (am kp-1 - kR-1) vs. Re-1 making use of the intrinsic reaction rate constants, kR, determined before. Based on statistical analysis it was found that the mass transfer correlation JD = 0.972 Re-0.368 predicts experimental data accurately. The proposed model would be useful for the design and optimization of industrial-scale reactor
Experimental investigation of the pressure drop in a biofiltration packed bed
Przedstawiono wyniki bada艅 nad spadkiem ci艣nienia powietrza w z艂o偶u biofiltracyjnym o r贸偶nej zawarto艣ci wilgoci stanowi膮cym mieszanin臋 zr臋bk贸w drewnianych i kory. Z艂o偶e jest stosowane do oczyszczania powietrza ze sk艂adnik贸w z艂owonnych (odor贸w) powstaj膮cych podczas intensywnej produkcji zwierz臋cej. Uzyskane wyniki dopasowano do r贸wnania Erguna i na tej podstawie okre艣lono powierzchni臋 w艂a艣ciw膮 badanego z艂o偶a jako parametr decyduj膮cy o efektywno艣ci jego dzia艂ania. Okre艣lono wp艂yw sta艂ych Blake'a-Kozeny'ego-Carmana i Burke'a-Plummera na wielko艣膰 obliczonej powierzchni.Experimental results dealing with the pressure drop in a packed bed with different moisture content made up of a mixture of irregular wood chips and wood bark are presented. Moist, irregular wood chips or wood bark are used in packed beds for reducing odour and other gaseous emissions from livestock farms. The experimental data were fitted to the Ergun equation using the non-linear least squares regression method. On this basis the bed specific surface was estimated as a parameter deciding of pollution reduction. Effect of the Blake-Kozeny-Carman and the Burke-Plummer constants on the specific surface was assessed
Effect of cell membrane on optimal temperature profiles in the biotransformation with parallel endoenzyme deactivation
Rozwa偶ono okresowy proces biotransformacji przebiegaj膮cy w obecno艣ci kom贸rek drobnoustroj贸w wykazuj膮cych aktywno艣膰 enzymu ulegaj膮cego dezaktywacji r贸wnoleg艂ej. W oparciu o klasyczn膮 metod臋 rachunku wariacyjnego okre艣lono optymalne warunki temperaturowe zapewniaj膮ce minimalny czas przebiegu procesu. Wykazano, 偶e zastosowanie kom贸rek drobnoustroj贸w spowalnia szybko艣膰 przebiegu rozk艂adu nadtlenku wodoru powoduj膮c przesuni臋cie pocz膮tkowej temperatury profil贸w optymalnych w kierunku wy偶szych warto艣ci. Przesuniecie to jest tym wyra藕niejsze, im ni偶sza jest przenikalno艣膰 b艂ony kom贸rkowej. W konsekwencji obserwuje wyd艂u偶enie czasu przebiegu procesu optymalnego, przy czym dolne ograniczenie temperaturowe staje si臋 nieaktywne.A batch biotransformation process running in the presence of microorganisms cells revealing a specified enzyme activity was considered. The parallel deactivation of enzyme was taken into account. Based on variational calculus computations the optimal temperature conditions ensuring minimum duration time were determined. It was proved that the application of microorganisms cells results in slowing down the reaction rate and shifting the initial temperature of stationary profile to higher values. They are more pronounced when the lower is the permeability of membrane cell. In consequence, the extension of process duration time is observed along the sections of optimal profile while the lower temperature constraint usually becomes inactiv
Evaluation of external mass transfer for hydrogen peroxide decomposition occurring in a fixed-bed bioreactor
Przeanalizowano wp艂yw zewn臋trznego transportu masy na szybko艣膰 procesu rozk艂adu nadtlenku wodoru przebiegaj膮cego w reaktorze ze sta艂ym z艂o偶em immobilizowanej katalazy Terminox Ultra. Przy r贸偶nych nat臋偶eniach przep艂ywu roztworu nadtlenku wodoru i w temperaturze 30掳C wyznaczono warto艣ci pozornych sta艂ych szybko艣ci reakcji. Na ich podstawie, w oparciu o analiz臋 statystyczn膮, wyznaczono warto艣ci wyk艂adnika i sta艂ej wyst臋puj膮ce w korelacji mi臋dzy czynnikiem Colburna JD i liczb膮 Reynoldsa Re. W efekcie zaproponowano model przewiduj膮cy w spos贸b w艂a艣ciwy dane eksperymentalne.The external mass transfer effects were analyzed for hydrogen peroxide decomposition by immobilized Terminox Ultra catalase in a packed-bed bioreactor. For this purpose the apparent reaction rate constants were determined by conducting the experiments at different flow rates and temperature of 30掳C. On this basis, using the statistical analysis, values of the exponent and constant present in the correlation between the Colburn factor JD and Reynolds number Re were determined. Finally, a model correctly predicting the experimental data was proposed
Hydrogen peroxide decomposition in a fixed-bed bioreactor with immobilized catalase Terininox Ultra: Estimation of biotransformation kinetic parameters
W reaktorze ze z艂o偶em sta艂ym prowadzono rozk艂ad nadtlenku wodom w obecno艣ci katalazy immobilizowanej na nieporowatych kulkach szklanych. Przebieg procesu kontrolowano dokonuj膮c pomiaru stopnia przemiany H2O2 w funkcji czasu i po艂o偶enia w reaktorze. Na tej podstawie okre艣lono energie aktywacji reakcji i dezaktywacji oraz wsp贸艂czynniki cz臋sto艣ci. Wyznaczone parametry ER = (12,6卤0,3 kJ mol-1, kR()am= (l,552卤0,202) 103cm3g-1min-1 dla reakcji oraz ED = 49,7卤1,2 kJ-mol-1, kD0C>sub>S0 = (l,495卤0,587)-109h-1 dla dezaktywacji umo偶liwiaj膮 obliczenie stopnia przemiany w reaktorze z dobr膮 dok艂adno艣ci膮. Wyznaczone parametry kinetyczne mog膮 by膰 wykorzystane do modelowania i optymalizacji bioreaktora ze z艂o偶em sta艂ym, w kt贸rym przebiega rozk艂ad nadtlenku wodoru w obecno艣ci katalazy Terminox Ultra.Immobilized Terminox Ultra catalase was used in a fixed-bed reactor to decompose hydrogen peroxide. At the same time the catalase immobilized on non-porous glass beads is deactivated by hydrogen peroxide (parallel deactivation). The course of the process was monitored by the measurement of hydrogen peroxide conversion as a function of time and reactor position. On this basis activation energies for reaction and deactivation as well as frequency coefficients were calculated. Assessed kinetic parameters equal to ER = (12,6卤0,3 kJ mol-1, kR()am= (l,552卤0,202) 103cm3g-1min-1 for reaction andED = 49,7卤1,2 kJ-mol-1, kD0C>sub>S0 = (l,495卤0,587)-109h-1 for deactivation make it possible to predict experimental data accurately. These kinetic parameters could be useful for the design and optimization of industrial-scale reactors. Keywords: hydrogen peroxide decomposition, immobilized Terminox Ultra catalase, catalase deactivation
How to purify the industrial wastewater from hydrogen peroxide effectively?
Przeprowadzono analiz臋 matematyczn膮 by oceni膰, czy zastosowanie optymalnego sterowania temperatur膮 w procesie rozk艂adu nadtlenku wodoru przez natywn膮 katalaz臋 Terminox Ultra jest uzasadnione. Oceny dokonano w oparciu o wska藕nik b臋d膮cy ilorazem czas贸w trwania procesu prowadzonego przy optymalnym profilu temperatury oraz w warunkach izotermicznych. Wykazano, 偶e zastosowanie optymalnego sterowania temperatur膮 jest uzasadnione, gdy proces przebiega do osi膮gni臋cia wysokich stopni przemiany oraz niskich aktywno艣ci enzymu. Dodatkowo wprowadzenie ogranicze艅 temperaturowych obni偶a warto艣膰 ocienianego wska藕nika. Przedstawiona analiza mo偶e by膰 pomocna przy ekonomicznej ocenie proces贸w sterowanych optymalnie.A mathematical analysis is proposed to assess if the application of optimal temperature control (OTC) in the hydrogen peroxide decomposition process by Terminox Ultra catalase is justified. The estimation was performed on basis of the indicator expressed by a quotient of process duration under time-optimal temperature control and that for isothermal conditions (IC). It was found that the application of OTC is justified when the process under consideration is running up to attain a high conversion and low final enzyme activity. Additionally, the application of temperature constraints causes a decrease of the assessed indicator value. The framework proposed here can be helpful for the evaluation of economic aspects of optimally controlled processes
Optimal feed temperature for hydrogen peroxide decomposition process occurring in a bioreactor with fixed-bed of commercial catalase: a case study on thermal deactivation of the enzyme
On the basis of hydrogen peroxide decomposition process occurring in the bioreactor with fixed-bed of commercial catalase the optimal feed temperature was determined. This feed temperature was obtained by maximizing the time-average substrate conversion under constant feed flow rate and temperature constraints. In calculations, convection-diffusion-reaction immobilized enzyme fixed-bed bioreactor described by a coupled mass and energy balances as well as general kinetic equation for rate of enzyme deactivation was taken into consideration. This model is based on kinetic, hydrodynamic and mass-transfer parameters estimated in earlier work. The simulation showed that in the biotransformation with thermal deactivation of catalase optimal feed temperature is only affected by kinetic parameters for enzyme deactivation and decreases with increasing value of activation energy for deactivation. When catalase undergoes parallel deactivation the optimal feed temperature is strongly dependent on hydrogen peroxide feed concentration, feed flow rate and diffusional resistances expressed by biocatalyst effectiveness factor. It has been shown that the more significant diffusional resistances and the higher hydrogen peroxide conversions, the higher the optimal feed temperature is
expected
Aggregation of wood particles in biofiltration process under the influence of moisture
Przeprowadzono badania maj膮ce na celu okre艣lenie wp艂ywu zawarto艣ci wilgotno艣ci na opory przep艂ywu powietrza przez z艂o偶e biofiltracyjne z艂o偶one z nieregularnych zr臋bk贸w drewna. Przeanalizowano dziewi臋膰 poziom贸w zawarto艣ci wilgoci w z艂o偶u. Na tej podstawie okre艣lono wp艂yw zawarto艣ci wilgotno艣ci z艂o偶a na jego powierzchni臋 w艂a艣ciw膮. Wykazano, 偶e wzrost zawarto艣ci wilgoci w z艂o偶u powoduje agregacj臋 cz膮stek drewna, a w konsekwencji drastyczny spadek powierzchni w艂a艣ciwej do偶a i wzrost 艣rednicy Sautera.Experiments were carried out to determine the influence of moisture content in a packed bed made of irregular wood chips on the pressure drop of air flowing through this bed. The nine moisture content levels were analyzed. As a result, the influence of moisture content in a packed bed on its specific surface area was established. It was found that the increase of moisture content caused the aggregation of wood particles and, as consequence, the drastic reduction of specific surface area and the increase of Sauter diameter