Porównanie ilości enzymu ulegającego dezaktywacji dozowanego do bioreaktora okresowego w warunkach izotermicznych oraz z optymalnym sterowaniem temperaturą

Prowadzenie procesów biotransformacji przy optymalnym sterowaniu temperaturą jest bardziej korzystne aniżeli w przypadku zastosowania warunków izotermicznych. Aby to oszacować przeanalizowano proces z enzymem natywnym ulegającym zarówno dezaktywacji niezależnej od stężenia substratu jak i równoległej. Stosując klasyczną metodę rachunku wariacyjnego uzyskano równanie analityczne pozwalające odpowiedzieć na pytanie, ile enzymu można oszczędzić w procesie prowadzonym przy optymalnym sterowaniu temperaturą w porównaniu z jego przebiegiem w warunkach izotermicznych. Rozważono przy tym wpływ ilorazu energii aktywacji na uzyskane korzyści. Wykazano, że niskie końcowe aktywności enzymu, dla względnie wysokich wartości ilorazu energii aktywacji, powodują znaczące oszczędności enzymu, dwukrotne lub większe, gdy zamiast warunków izotermicznych zastosuje się optymalne sterowanie temperaturą.

---

It is known that the running of biotransformations at optimal temperature control is more profitable than in a case of isothermal conditions application. In order to quantify it, biotransformation process with native enzyme deactivation both parallel and independent of substrate concentration, running in a perfect batch reactor was analyzed. Making use of variational calculus method the analytical expression was derived enabling one to answer the question how much of enzyme can be saved if instead of commonly applied isothermal conditions the optimal temperature control is used. An effect of the activation energy quotient on the magnitude of such benefits was considered. It was proved that the lower catalyst activity for relatively high values of activation energy quotient caused significant enzyme savings - two or even more time greater than in a case of optimal temperature control application compared to isothermal process.