|
|
 |
|
|
|
|
|
|
| Detalji |
| Projekt: |
Matematičko modeliranje, optimiranje i upravljanje biotehnoloških procesa |
| Voditelj: |
Želimir Kurtanjek |
| Ustanova: |
Prehrambeno-biotehnološki fakultet, Zagreb |
| Sažetak: |
Razvoj bioinformatike i mogućnosti automatskog određivanja genoma industrijskih mikroorganizama dovela je do mogućnosti razvoja matematičkog i računalnog modela najvažnijih biokemijskih reakcija većine industrijski važnih mikroorganizama i njihovo uključivanje u matematičke i računalne modele biotehnološke proizvodnje. Osnova istraživanja je primjena matematičke metode analize intracelularnih tokova određivanjem bilanci metabolita za predviđanje potencijalnih mogućnosti ukupnog metabolizma industrijskih mikroorganizama. Određivanjem singularnih vrijednosti stehiometrijske matrice mreže intracelularnih reakcija odredit će se elementarne putove kojima se može kao linearnom kombinacijom izraziti svako fiziološko stanje. Glavni očekivani rezultati ovog pristupa modeliranju metabolizma su u sprezi s mogućnostima genetičkog inženjerstva za ciljane modifikacije metabolizma u svrhu dobivanja novih proizvoda ili povećanje produktivnosti postojećih. S gledišta upravljanja bioreaktorima, glavna implikacija ove metodologije je zamjena tradicionalnog „ad hoc“ mehanističkog modeliranja s kinetičkim modelima definiranim na fundamentalnim biokemijskim osnovama, kojima se bitno unapređuje valjanost modela za optimiranje procesa. Za optimiranje modela procesa istražiti će se mogućnosti novih evolucijskih algoritama zasnovanih na biološkom načelu (diferencijalna evolucija) ili termodinamike (simulirano popuštanje). Ovi algoritmi poslužiti će za globalno optimiranje sustava u prostoru parametara modela, sastava sirovine, i fizikalno-kemijskih uvjeta provođenja procesa. Globalni algoritmi optimiranja primijeniti će se i za razvoj matematičkih modela, na primjer za diskriminacija modela biotehnoloških procesa, procjena kinetičkih parametara, i optimiranje produktivnosti cjelokupnog procesa. Posebni ciljevi matematičkog modeliranja i optimiranja biti će primjena u upravljanju bioloških membranskih reaktora s aktivnim muljem za obradu komunalnih i industrijskih otpadnih voda. Primijeniti će se optimiranje parametara ASTM modela (kalibracija modela) za postojeće pogone u Hrvatskoj, kao i za laboratorijske reaktore. Dio istraživanja modeliranja imati za cilj istražiti mogućnosti modela neuronskih mreža i neizrazite logike („fuzzy logic“) za upravljanje procesima zaštite okoliša biotehnološkim procesima obrade. Matematičko modeliranje primijeniti će se u unapređenju proizvodnje hrane i nutricionizmu. Posebno će se istražiti mogućnosti određivanja koncentracije biološki aktivnih |
|
|
|
|
|
|
|
