Hibe ile hayır;. Bu araştırma, Gıda ve Tarım National Institutes of (NIFA), hibe sayısı 2007-35504-05381 aracılığıyla USDA tarafından desteklenen desteklenen USDA NIFA gelen Cornell Üniversitesi Ziraat Deneme İstasyonu federal formülü fonları aracılığıyla NYSERDA ve NYC-123.444 den 58.872.

<ol>
	<li>Dague, R. R., McKinney, R. E., Pfeffer, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solids+retention+in+anaerobic+waste+treatment+systems.">Solids retention in anaerobic waste treatment systems.</a> J. Water Pollut. Control Fed. 42, R29-R46 (1970).</li><li>McCarty, P. L., Smith, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+wastewater+treatment.">Anaerobic wastewater treatment.</a> Environ. Sci. Technol. 20, 1200-1206 (1986).</li><li>Lettinga, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+digestion+and+wastewater+treatment+systems.">Anaerobic digestion and wastewater treatment systems.</a> Antonie Van Leeuwenhoek. 67, 3-28 (1995).</li><li>De Baere, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+digestion+of+solid+waste:+state-of-the-art.">Anaerobic digestion of solid waste: state-of-the-art.</a> Water Sci. Technol. 41, 283-290 (2000).</li><li>Angenent, L. T., Karim, K., Al-Dahhan, M. H., Wrenn, B. A., Dom&#237;nguez-Espinosa, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+bioenergy+and+biochemicals+from+industrial+and+agricultural+wastewater.">Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater.</a> Trends Biotechnol. 22, 477-485 (2004).</li><li>Jewell, W. J., Cummings, R. J., Richards, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methane+fermentation+of+energy+crops+-+maximum+conversion+kinetics+and+in-situ+biogas+purification.">Methane fermentation of energy crops - maximum conversion kinetics and in-situ biogas purification.</a> Biomass &#38; Bioenergy. 5, 261-278 (1993).</li><li>Weiland, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass+digestion+in+agriculture:+A+successful+pathway+for+the+energy+production+and+waste+treatment+in+Germany.">Biomass digestion in agriculture: A successful pathway for the energy production and waste treatment in Germany.</a> Eng. Life Sci. 6, 302-309 (2006).</li><li>Zaks, D. P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+anaerobic+digesters+to+emissions+mitigation+and+electricity+generation+under+U.S.+climate+policy.">Contribution of anaerobic digesters to emissions mitigation and electricity generation under U.S. climate policy.</a> Environ. Sci. Technol. 45, 6735-6742 (2011).</li><li>Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Wastewater Engineering, Treatment and Reuse: Metcalf &#38; Eddy. , (2003).</li><li>Speece, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewaters. , (1996).</li><li>Kleerebezem, R., van Loosdrecht, M. C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixed+culture+biotechnology+for+bioenergy+production.">Mixed culture biotechnology for bioenergy production.</a> Curr. Opin. Biotechnol. 18, 207-212 (2007).</li><li>Angenent, L. T., Wrenn, B. A., Wall, J., Harwood, C. S., Demain, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chp.+15.">Chp. 15.</a> Bioenergy. , (2008).</li><li>Werner, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+community+structures+are+unique+and+resilient+in+full-scale+bioenergy+systems.">Bacterial community structures are unique and resilient in full-scale bioenergy systems.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 4158-4163 (2011).</li><li>Holm-Nielsen, J. B., Al Seadi, T., Oleskowicz-Popiel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+future+of+anaerobic+digestion+and+biogas+utilization.">The future of anaerobic digestion and biogas utilization.</a> Bioresour. Technol. 100, 5478-5484 (2009).</li><li>Hoffmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+shear+on+performance+and+microbial+ecology+of+completely-stirred+anaerobic+digesters+treating+animal+manure.">Effect of shear on performance and microbial ecology of completely-stirred anaerobic digesters treating animal manure.</a> Biotechnol. Bioeng. 100, 38-48 (2008).</li><li>Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., Eaton, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. , (1998).</li><li>Amani, T., Nosrati, M., Sreekrishnan, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+digestion+from+the+viewpoint+of+microbiological,+chemical,+and+operational+aspects:+a+review.">Anaerobic digestion from the viewpoint of microbiological, chemical, and operational aspects: a review.</a> Environmental Reviews. 18, 255-278 (2010).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu makalede sunulan anaerobik sindirim sistemi deneysel bağlamında genel bir giriş ve en yüzeylerin tedavisi için bazı temel kurallar sağlar. Substrat tipleri, çürütücü konfigürasyonları, çalışma parametreleri ve ayrıca bu sistemlerin temelini karışık mikrobiyal topluluğun eşsiz ekolojinin çeşitli evrensel olarak uygulanabilecek sabit miktar ölçümleri, ana hatlarını engeller. Tüm bu değişkenliği rağmen tüm anaerobik sindirim sistemi olan ilkeleri gayet iyi anlaşıyoruz ve tüm sistem...

Anaerobik sindirim (AD) enerji taşıyıcı olarak metan faydalı biyogaz içine kompleks organik atık substratlarının biyolojik aracılı dönüşüm içeren olgun bir teknolojidir. Aerobik arıtma 10 oranla az enerji ve besin giriş ve azaltılmış biyosolidlerin üretim dahil anaerobik arıtma birçok faydaları vardır. Buna ek olarak, bu sistemler için doğal karışık mikrobik topluluğunun yönlülüğü feedstocks 11,12 gibi uygun bir organik alt-tabakalar arasında, bir çok çeşitli vermektedir. Gerçekten de, AD uygulamaları giderek artan sayıda, özellikle sanayi, (örneğin, gıda atığı) belediye ve tarım sektörlerinde 4,7,13 konvansiyonel belediye atık su arıtma, dışında kabul edilmektedir ki bu faydaları nedeniyle. AD önceki on ulusal enerji krizine yanıt olarak 1980&#39;lerde ilk büyük çoğalmasını başında yaşadı. Dünyada giderek büyüyen bir global enerji krizi ile karşı karşıya kalmışken,çevresel bozulma ile birleşince, büyük bir odaklanma şimdi biyoyakıt teknolojileri ve özellikle atık-enerji kavramı üzerine konuyor. Örneğin, ABD&#39;de, anaerobik sindirim toplam elektrik enerjisi 8 ihtiyacı% 5.5 &#39;üretebilir. Bu yeni organik atıkları ve anaerobik 14 atık karışımlarının uygunluğunu değerlendirmek için pilot ve laboratuvar ölçekli de iyi kontrollü deneysel araştırma için talep artmıştır. Biz inşaat, aşılama, işletme ve sağlam değerlendirmeler için uygun olacak bir laboratuvar ölçekli anaerobik çürütücü izlenmesi için genel bir model sağlamak niyetinde. Anaerobik çürütücü birçok farklı konfigürasyonları var. Sürekli periyodik akın beslenme ile anaerobik çürütücü (CSAD) karıştırıldı;; akışlı (PF), Yukarı akışlı anaerobik çamur yatağı (U, sürekli ve etkili olan beslenme ile tank reaktör (SKTR) sürekli karıştırılan: Birkaç ortak yapılandırmalar içerirASB); anaerobik hareketli yatak reaktör (AHYR); anaerobik şaşkın reaktör (ABR) ve anaerobik ardışık kesikli reaktör (ASBR) yapılandırmaları 9,15. CSTR ve CSAD yapılandırma yaygın kurulum ve elverişli çalışma koşulları kolaylığı nedeniyle laboratuar ölçekli deneyler için kabul edilmiştir. Çünkü sürekli karıştırma, hidrolik bekleme süresi (HRT) çamur tutma süresi (SRT) eşittir. SRT ADs için önemli tasarım parametresidir. Yapılandırma, çünkü bu tür kimyasal türlerin konsantrasyonu, sıcaklık ve difüzyon oranları gibi parametreler, daha büyük bir mekansal bütünlük kontrollü deneyler vesile olur. Bu Anaerobik sindirici için optimal tam ölçekli bir konfigürasyon örneğin hedefin atık su kalitesine gibi diğer teknik olmayan yönleri arasında organik katmana özel fiziksel ve kimyasal özellikleri, bağlı olduğu, ancak, not edilmelidir. Örneğin, nispeten yüksek çözünür organik içerik ve Lome, ile atık akımları sulandırmakgibi bira atıksu e parçacık, tipik bir yüksek oranda yukarı akışlı biyoreaktör yapılandırma (örneğin, UASB) yerine CSAD yapılandırma daha fazla enerji dönüşüm yaşar. Ne olursa olsun, başarılı bir sindirim ve bu yapılandırmayı kullanarak genel bir yorumlama haklı tüm yapılandırmalar, ilgili için gerekli olan temel işletim parametreleri vardır. Gerçekten de, anaerobik mikroplar çeşitli bir açık toplum içeren her AD sistemi metan (elektron başına mümkün olan en düşük serbest enerji ile son ürünün nihai) için substrat seri metabolize olur. ; Acidogenesis; acetogenesis ve metan hidroliz: bu süreçte metabolik yollar karmaşık bir gıda gevşek dört trofik aşamaya kategorize web oluşturmaktadır. Hidroliz, kompleks organik polimerler (örneğin, karbonhidratlar, yağlar ve proteinler) hyd tarafından kendi monomer (örneğin, şekerler, uzun zincirli yağ asitleri ve amino asitler) kadar parçalanır, bakterilerin rolyzing. Acidogenesis, bu monomerlerin acetogenesis içinde, daha da saygıyla 5, homoacetogenic ve zorunlu olarak hidrojen üreten bakteri asetat ve hidrojen ile oksitlenir uçucu yağ asitleri (VFAs) ve alkoller, acidogenic üzere bakteriler tarafından fermente edilir. Metan üretiminin son aşamasında, asetat ve hidrojen asetoklastik ve hydrogenotrophic metanojenler tarafından metan metabolize edilir. Bir bütün olarak sistemin en iyi şekilde gerçekleştirmek için önce genel AD süreci, mikropların farklı gruplar tarafından metabolizmaları bir dizi birbirine güvenerek, her üyenin başarılı işlevi bağlı olacağını tanımak önemlidir. AD biyoreaktör sistemi tasarım ve inşaat her zaman tamamen biyoreaktör mühür dikkate gereksinimi almalıdır. Biyoreaktör üst (tepe boşluğu ayırma) veya gaz işleme sistemi küçük sızıntı tespit etmek zor olabilir ve bu nedenle sistemi pres olmalıdıremin kullanmadan önce test. Bir kaçak-ücretsiz kurulum olduktan sonra, anaerobik çürütücü çalışmalarla hataları genellikle aşılama, kültür ve gün-gün çalışma sırasında hataları kaynaklanıyor. Sonuç olarak, çürütücüler özünde istikrarsız ve beklenmedik hata eğilimli olmak gibi bir üne sahiptir. Neden tam ölçekli çürütücüler yıl 13 stabil şartlarda opere edilen o zaman nedir? Başarısızlık özellikle mikrobiyal topluluğun yavaş yavaş organik atık kompozisyon ve gücü gelmesini gereken sırasında başlangıç ​​döneminde, operatör tarafından hatalı kullanımdan kaynaklandığı muhtemeldir. Bu nedenle hedefimiz AD sistemi oluşturmak için bir metodoloji sağlamak için sadece değil, aynı zamanda aşılama, operasyon ve bu sistemlerin izlenmesi süreçleri aydınlatmak için. İkinci bölümde aktif methanog ile çürütücü aşılama için bir prosedür sağlayacak süre makalenin birinci bölümünde, CSTR veya CSAD sistemi inşa nasıl açıklayacağızENIC biyokütle. Bu aktif metan biyokütle ile çürütücüler aşılamak için zaman alıcı daha pratik ve daha az karışık içki veya yeni başlayan bir kültürden yeterli bir biyokütle geliştirme girişimi için daha benzer bir substrat tedavisinde bir işletim çürütücüsünün atık. Makalenin üçüncü bölümü atık su boşaltma ve çeşitli reaktör sorunlarını giderme, beslenme gibi substrat olarak faaliyet konuları kapsayacak. Substrat Besleme ve bu sistem için atık boşaltma (yani, periyodik besleme ve biyokütle ve karışık içki en biyoreaktör içinde kalırken boşaltma) yarı-sürekli olarak yapılacaktır. Digester beslenir / dekante olduğu frekans operatörün elindedir. Genel olarak, beslenme / daha sık ve düzenli aralıklarla boşaltılması besleme döngüleri arasındaki performans daha çürütücü kararlılığı ve tutarlılığı teşvik edecektir. Dördüncü bölümde Expe sırasında kullanılacak temel bir izleme protokolü tanıtacakrimental dönemi. Su ve Atıksu 16 (Tablo 1, 2) Sınav için Standart Yöntemler özetlenen bazı standart analizleri, zemin ve uygun sistem izleme ve karakterizasyonu için gerekli olacaktır. Ölçülen değişkenlerin yanı sıra, izleme önemli bir yönü digester sistem bileşenlerini düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol etmektir. Digester sistemine düzenli bakım aksi digester uzun vadeli performans ve istikrarı tehlikeye sokan önemli sistem problemleri preempt olacaktır. Örneğin, sıcaklıkta bir düşmeye yol ısıtma elemanının bir yetmezliği, metanojenler metabolik oranını azaltmak suretiyle uçucu yağ asitlerinin birikmesine neden olabilir. Sistem metanojenler için inhibitör seviyesinin üstünde pH muhafaza edilmesi için yeterli alkalilik yoksun Bu sorun, bileşik olacaktır. Bu biyogaz üretimi sıçan beklenmedik kesintilere sonra olası sızıntıları tespit etmek ve kapatmak için de önemlidires. Bu nedenle, tarafından deney tasarımı içerisinde kopyalanması, örneğin, tam çalışma şartlarında iki biyoreaktörler yan-yana çalışan gibi küçük bir sızıntı gibi sistem arızaları, kaynaklanan beklenmeyen performansı kayıplar algılamak için önemlidir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktör Ekipmanları </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Isıtmalı Recirculator </td><td> VWR Bilimsel </td><td> 13271-063 VWR </td><td> Bir ısıtma ceketi reaktör sistemi ile kullanım için </td></tr><tr><td> Hız Elektrik Lab Karıştırıcı </td><td> Cleveland Mikser A.Ş. </td><td> (Model 5VB) </td><td> Bu mikser modeli halka standı montaj kolaylaştırır </td></tr><tr><td> Islak-Tipi Hassas Gaz Sayacı </td><td> Ritter Gasmeters </td><td> (Model TG-01) </td><td> Bu model bir minimum akış (0.1 L / saat) ihtiyacı vardır ve 30 L / s maksimum akış işleyebilir </td></tr><tr><td> Gaz Bubbler </td><td> Chemglass </td><td> (Model AF-0513-20) </td><td></td></tr><tr><td> Gaz Örnekleme Tüp </td><td> Chemglass </td><td> (Model CG-1808) </td><td></td></tr><tr> &lt;td&gt; Eksenel Çark </td><td> Lightnin &#39; </td><td> R04560-25 Cole-Parmer </td><td> 7,9375 mm Çark kanatları çapı bore </td></tr><tr><td> Pervane Şaft </td><td> Grainger </td><td> 2EXC9 Grainger </td><td> 7,9375 mm OD (uygun boyuta kesmek gerekir) ile 1.83 m paslanmaz çelik çubuk </td></tr><tr><td> Dökme Demir Desteği Standları </td><td> Amerikan Eğitim Ürünleri </td><td> (Model 7-G16) </td><td> Mikser montajı için </td></tr><tr><td> Üç-Prong Uzatma Kelepçe </td><td> Pençe </td><td> 21572-803 VWR </td><td> Mikser montajı için </td></tr><tr><td> Düzenli Pens Tutucu </td><td> Pençe </td><td> 21572-501 VWR </td><td> Mikser montajı için </td></tr><tr><td> Peristaltik Pompa </td><td> Masterflex </td><td> WU-07.523-80 Cole-Parmer </td><td> Şişeden çıkış için </td></tr><tr><td> L / S Standart Pompa Başkanı </td><td> Masterflex </td><td> EW-07018-21-Cole Parmer </td><td> Atık su boşaltmak içinperistaltik pompa ing-aksesuar </td></tr><tr><td> L / S Hassas Pompa Borulama </td><td> Masterflex </td><td> EW-06508-18-Cole Parmer </td><td> Peristaltik pompa aksesuar - atık boşaltma için </td></tr><tr><td> Analiz Ekipman / Reaktifler </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> pH Analizi </td></tr><tr><td> pH Metre </td><td> Thermo Fisher Scientific - Orion </td><td> 1212000 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Toplam ve Uçucu Katı Madde Analizi (Standart Yöntemler: 2540-B, E) </td></tr><tr><td> Cam Vakum Desikatör </td><td> Kimax </td><td> WU-06.536-30 Cole-Parmer </td><td></td></tr><tr><td> Porselen Yemekleri Buharlasma </td><td> VWR </td><td> 89038-082 VWR </td><td></td></tr><tr><td> Laboratuvar Fırın </td><td> Thermo Fisher Scientific </td><td> (Modeli 13-246-516GAQ) </td><td></td></tr><tr><td> Orta Odası Kül Fırını </td><td> Barnstead / Thermolyne </td><td> F6010 Thermo Scientific </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Toplam Uçucu Yağ Asit Analizi (Standart Yöntemler: 5560-C) </td></tr><tr><td> Büyük Kapasite Hız Santrifüj </td><td> Sigma </td><td> WU-17.451-00 Cole-Parmer </td><td></td></tr><tr><td> Laboratuvar Hot Plate </td><td> Thermo Scientific </td><td> (Model HP53013A) </td><td></td></tr><tr><td> Büyük Kondenser </td><td> Kemtech Amerika </td><td> (Model C150190) </td><td></td></tr><tr><td> Asetik Asit Reaktif [CAS: 64-19-7] </td><td> Alfa Aesar </td><td> AA33252-AK </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> &lt;td&gt; Kimyasal Oksijen İhtiyacı (Standart Yöntem: 5520-C) </td></tr><tr><td> COD Blok Isıtıcı </td><td> HACH </td><td> (Model DRB-200) </td><td></td></tr><tr><td> Borosilikat Kültür Tüpler </td><td> Borcam </td><td> (Model 9825-13) </td><td></td></tr><tr><td> Potasyum Dikromat Reaktif [CAS: 7778-50-9] </td><td> Avantor Performans Malzemeleri </td><td> 3090-01 </td><td></td></tr><tr><td> Cıva II Sülfat Reaktif [CAS: 7783-35-9] </td><td> Avantor Performans Malzemeleri </td><td> 2640-04 </td><td></td></tr><tr><td> Ferroin Gösterge Çözüm [CAS: 14634-91-4] </td><td> Ricca Kimyasal </td><td> R3140000-120C </td><td></td></tr><tr><td> Amonyum demir (II) sülfat hekzahidrat [CAS: 7783-85-9] </td><td> Alfa Aesar </td><td> 13448-36 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Gaz Kromatografi Analizi Gaz Bileşimi </td></tr><tr><td> Gaz Kromatografi </td><td> SRI Aletleri </td><td> Model 8610C </td><td> 105 ° C izotermal bir ısıda çalıştırıldığında aşağıda belirtilen sütun ve taşıyıcı gaz kullanarak, termal iletkenlik dedektörü (TCD) ile donatılmış olmalıdır </td></tr><tr><td> Helyum Gazı </td><td> Airgas </td><td> O HP300 </td><td> Taşıyıcı gazı olarak kullanılmak üzere </td></tr><tr><td> Paketli-Kolon </td><td> Restek </td><td> 80484-800 </td><td> N 2, CH 4 için kullanılır, ve CO 2 ayrılması gereken </td></tr></tbody></table>

continuously-stirred anaerobic digester to convert organic wastes into biogas: system setup and basic operation

Anaerobik sindirim (AD), yaygın olarak enerji taşıyıcısı olarak 1-3 metan ile yararlı bir biyogaz içine kompleks organik atıkları dönüştürmek için kullanılan bir Biyoproses olduğunu. Giderek, AD 4,5 endüstriyel, tarımsal ve evsel atık (su) tedavisi uygulamalarında kullanılmaktadır. AD teknoloji kullanımı tesisi operatörleri atık bertaraf maliyetlerini azaltmak ve enerji programı giderleri mahsup sağlar. Organik atıkların arındırılması ek olarak, enerji bitkileri, enerji taşıyıcı metan 6,7 dönüştürülür ediliyor. MS teknolojinin uygulama, yeni bir substrat ve co-substrat karışımları 8 tedavisi için şekilde genişletmektedir pilot ve laboratuar-ölçekte güvenilir bir test yöntemi için talep yapar. Anaerobik sindirim sistemi sürekli karıştırmalı tank reaktör (SKTR), tapa akışlı (PF) ve anaerobik ardışık kesikli reaktör (ASBR) yapılandırmaları 9 dahil olmak üzere çeşitli yapılandırmalar var </sup&gt;. CSTR sık tasarımı ve işletimi de sadeliği nedeniyle araştırmalarda kullanılan, aynı zamanda deney kendi avantajları için edilir. Diğer yapılandırmalar ile karşılaştırıldığında, CSTR sıcaklık, karıştırma, kimyasal konsantrasyonu ve substrat konsantrasyonu gibi sistem parametreleri, daha fazla bütünlüğü sağlar. Sonuçta, tam ölçekli bir reaktör tasarımında, Optimum reaktör yapılandırma birçok diğer teknik olmayan konular arasında belirli bir yüzey karakteri bağlıdır. Ancak, tüm yapılandırmalar temel tasarım özellikleri ve en ön değerlendirmeler için uygun CSTR hale çalışma parametreleri paylaşabilirsiniz. Araştırmacılar ve mühendisler katıların nispeten yüksek konsantrasyonlarda bir akış akışı kullanırsanız, daha sonra laboratuvar ölçekli biyoreaktör yapılandırmaları nedeniyle katı ile laboratuvar ölçekli pompaları sorunları takmadan veya tüp katıların çökelme ile sürekli beslenen edilemez. Sürekli karıştırma gereksinimleri ile bu senaryo için, laboratuvar ölçekli biyoreaktörler aralıklarla beslenirve biz sürekli karıştırılır anaerobik çürütücü (CSADs) gibi yapılandırmaları bakın. Bu makale, inşa inokulastonu, işletim, ve uzun vadeli anaerobik için belirli bir organik substratın uygunluğu test edilmesi için bir sistem CSAD izlenmesi için genel bir yöntem sunmaktadır. Bu makalenin inşaat bölümü laboratuar ölçekli reaktör inşa kapsayacaktır. Aşılama bölümü aktif bir metan inokülum ile tohum için uygun bir anaerobik ortam yaratmak için nasıl açıklayacağız. Işletme bölümü işletme, bakım ve sorun giderme kapsayacaktır. Izleme bölümü standart analizleri kullanarak protokolleri test tanıtacak. Bu önlemlerin kullanımı AD için substrat uygunluk güvenilir deneysel değerlendirmeler için gereklidir. Bu protokol reaktör yetmezliği substrat neden olduğu sonucuna olan AD çalışmaları yapılan bir yaygın hata, karşı daha fazla koruma sağlamalıdır igerçekten yanlış kullanımın 10 yaşındayken n kullanımı.

Watch this Scientific Journal Video about Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation at JoVE.com

Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

Laboratuar ölçekli anaerobik çürütücü bilim adamları anaerobik biyoteknolojinin mevcut uygulamaları optimize yeni yollarını araştırmak ve çeşitli organik atıkların metan üretim potansiyelini değerlendirmek için izin verir. Bu makale, sürekli anaerobik çürütücü karıştırılmış bir laboratuvar ölçekli inşaat, aşılama, işletme ve izleme için genel bir modeli tanıttı.

Sistem Kurulumu ve Temel İşlemler: Organik Atıklardan Biyogaz haline dönüştürme Anaerobik Digester sürekli karıştırılan

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier ...

continuously-stirred-anaerobic-digester-to-convert-organic-wastes

Research

JoVE Journal

Bioengineering

33.6K Görüntüleme.  Cornell University. Laboratuar ölçekli anaerobik çürütücü bilim adamları anaerobik biyoteknolojinin mevcut uygulamaları optimize yeni yollarını araştırmak ve çeşitli organik atıkların metan üretim potansiyelini değerlendirmek için izin verir. Bu makale, sürekli anaerobik çürütücü karıştırılmış bir laboratuvar ölçekli inşaat, aşılama, işletme ve izleme için genel bir modeli tanıttı.

Video: Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

Devirli Basınç Biyoreaktör Tasarım Ex vivo</emAort Kalp Vanalar> Eğitim

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Biyomühendislik

Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described in detail. The PLBR can be utilized for the analysis of single bacteria and microcolonies to investigate biotechnological and microbiological related questions concerning, e.g.&#160;cell growth, morphology, stress response, and metabolite or protein production on single-cell level. The device features continuous media flow enabling constant environmental conditions for perturbation studies, but in addition allows fast medium changes as well as oscillating conditions to mimic any desired environmental situation. To fabricate the single use devices, a silicon wafer containing sub micrometer sized SU-8 structures served as the replication mold for rapid polydimethylsiloxane casting. Chips were cut, assembled, connected, and set up onto a high resolution and fully automated microscope suited for time-lapse imaging, a powerful tool for spatio-temporal cell analysis. Here, the biotechnological platform organism Corynebacterium glutamicum&#160;was seeded into the PLBR and cell growth and intracellular fluorescence were followed over several hours unraveling time dependent population heterogeneity on single-cell level, not possible with conventional analysis methods such as flow cytometry. Besides insights into device fabrication, furthermore, the preparation of the preculture, loading, trapping of bacteria, and the PLBR cultivation of single cells and colonies is demonstrated. These devices will add a new dimension in microbiological research to analyze time dependent phenomena of single bacteria under tight environmental control. Due to the simple and relatively short fabrication process the technology can be easily adapted at any microfluidics lab and simply tailored towards specific needs.

In this protocol the fabrication, setup and basic operation of a microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) for single-cell analysis of prokaryotic microorganisms is introduced. Industrially relevant microorganisms were analyzed as proof of principle allowing insights into growth rate, morphology, and phenotypic heterogeneity over certain time periods, hardly possible with conventional methods.

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

Operation of a Benchtop Bioreactor

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to carefully control temperature, pH, and dissolved oxygen concentrations in particular makes them essential to efficient large scale growth and expression of fermentation products. This video will briefly describe the advantages of the fermentor over the shake flask. It will also identify key components of a typical benchtop fermentation system and give basic instruction on setup of the vessel and calibration of its probes. The viewer will be familiarized with the sterilization process and shown how to inoculate the growth medium in the vessel with culture. Basic concepts of operation, sampling, and harvesting will also be demonstrated. Simple data analysis and system cleanup will also be discussed.

Fermentors are used to increase culture yield and productivity of bioengineered cells. After screening multiple microbial or animal cell culture candidates in shake flasks, the next logical step is to increase the selected culture&#x2019;s biomass with the fermentor. This video demonstrates the setup and operation of a typical benchtop bioreactor system.

Bir Benchtop Biyoreaktör Operasyonu

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the passage of necessary ions and molecules. A breach in this barrier can be caused by a reduction in the extracellular calcium concentration. This reduction in calcium concentration causes a conformational change in proteins involved in the sealing of the barrier, leading to an increase of the paracellular flux. To mimic this effect the calcium chelator ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N&#39;,N&#39;-tetra acetic acid (EGTA) was used on a monolayer of cells known to be representative of the gastrointestinal tract. Different methods to detect the disruption of the barrier tissue already exist, such as immunofluorescence and&#160;permeability assays. However, these methods are time-consuming and costly and not suited to dynamic or high-throughput measurements. Electronic methods for measuring barrier tissue integrity also exist for measurement of the transepithelial resistance (TER), however these are often costly and complex. The development of rapid, cheap, and sensitive methods is urgently needed as the integrity of barrier tissue is a key parameter in drug discovery and pathogen/toxin diagnostics. The organic electrochemical transistor (OECT) integrated with barrier tissue forming cells has been shown as a new device capable of dynamically monitoring barrier tissue integrity. The device is able to measure minute variations in ionic flux with unprecedented temporal resolution and sensitivity, in real time, as an indicator of barrier tissue integrity. This new method is based on a simple device that can be compatible with high throughput screening applications and fabricated at low cost.

The Organic Electrochemical Transistor is integrated with live cells and used to monitor ion flux across the gastrointestinal epithelial barrier. In this study, an increase in ion flux, related to disruption of tight junctions, induced by the presence of the calcium chelator EGTA (ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetra acetic acid), is measured.

Organik Elektrokimyasal Transistör Bariyer Doku bozulması ve Algılama

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly interesting for already approved polymers that have a long standing use in medicine because these materials are well characterized and legal issues associated with the introduction of newly synthesized polymers may be avoided. Polytetrafluoroethylene (PTFE) is one of the most frequently employed materials for the manufacturing of vascular grafts but the polymer lacks cell adhesion promoting features. Endothelialization, i.e., complete coverage of the grafts inner surface with a confluent layer of endothelial cells is regarded key to optimal performance, mainly by reducing thrombogenicity of the artificial interface.
This study investigates the growth of endothelial cells on peptide-modified PTFE and compares these results to those obtained on unmodified substrate. Coupling with the endothelial cell adhesive peptide Arg-Glu-Asp-Val (REDV) is performed via activation of the fluorin-containing polymer using the reagent sodium naphthalenide, followed by subsequent conjugation steps. Cell culture is accomplished using Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) and excellent cellular growth on peptide-immobilized material is demonstrated over a two-week period.

Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.

Geliştirilmiş Hücre yapışma Politetrafloroetilen Islak Kimya ve Peptit İmmobilizasyonu

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

Kuru zar elektrokimyasal mikrosıvısal Biyoalgılayıcı fotorezist tabanlı Platform: Cihaz imalat, On-chip tahlil hazırlama ve sistemin çalışması

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of sophisticated microelectrodes with greater resolution and expanded capabilities. The progress in fabrication technology has supported the development of biomimetic electrodes, which aim to seamlessly integrate into the brain parenchyma, reduce the neuroinflammatory response observed after electrode insertion and improve the quality and longevity of electrophysiological recordings. Here we describe a protocol to employ a biomimetic approach recently classified as nano-architecture. The use of focused ion beam lithography (FIB) was utilized in this protocol to etch specific nano-architecture features into the surface of non-functional and functional single shank intracortical microelectrodes. Etching nano-architectures into the electrode surface indicated possible improvements of biocompatibility and functionality of the implanted device. One of the benefits of using FIB is the ability to etch on manufactured devices, as opposed to during the fabrication of the device, facilitating boundless possibilities to modify numerous medical devices post-manufacturing. The protocol presented herein can be optimized for various material types, nano-architecture features, and types of devices. Augmenting the surface of implanted medical devices can improve the device performance and integration into the tissue.

We have shown that the etching of nano-architecture into intracortical microelectrode devices may reduce the inflammatory response and has the potential to improve electrophysiological recordings. The methods described herein outline an approach to etch nano-architectures into the surface of non-functional and functional single shank silicon intracortical microelectrodes.

Etch Nano mimarilerine mikroelektrotlara odaklanmış iyon ışını Litografisi

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...

Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has been challenged. Here, we fabricate iron oxide nanoparticle shelled microbubbles (NSMs) through self-assembly, synergizing magnetic, acoustic, and optical responsiveness in one nanotherapeutic platform. Iron oxide nanoparticles serve as both magnetic and photothermal agents. Once intravenously injected, NSMs can be magnetically guided to the tumor site. Ultrasound triggers the release of iron oxide nanoparticles, facilitating the penetration of nanoparticles deep into the tumor due to the cavitation effect of microbubbles. Thereafter, magnetic hyperthermia and photothermal therapy can be performed on the tumor for combinational cancer therapy, a solution for cancer resistance due to the tumor heterogeneity. In this protocol, the synthesis and characterization of NSMs including structural, chemical, magnetic and acoustic properties were performed. In addition, the anti-cancer efficacy by thermal therapy was investigated using in vitro cell cultures. The proposed delivery strategy and combination therapy holds great promise in cancer treatment to improve both delivery and anticancer efficacies.

Presented here is a protocol for the fabrication of iron oxide nanoparticle-shelled microbubbles (NSMs) through self-assembly, synergizing magnetic, acoustic, and optical responsiveness in one nanotherapeutic platform for magnetic hyperthermia and photothermal combination cancer therapy.

Manyetik Hipertermi ve Pothototermal Kombinasyon Kanser Tedavisi için Manyetik, Akustik ve Optik-Üçlü Duyarlı Mikrobubbles

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated media. In this article, we describe detailed protocols that enable the construction of nanofiber architectures in organic solvent mixtures through the self-assembly of uniquely addressable, single-stranded, gamma-modified peptide nucleic acid (&#947;PNA) tiles. Each single-stranded tile (SST) is a 12-base &#947;PNA oligomer composed of two concatenated modular domains of 6 bases each. Each domain can bind to a mutually complimentary domain present on neighboring strands using programmed complementarity to form nanofibers that can grow to microns in length. The SST motif is made of 9 total oligomers to enable the formation of 3-helix nanofibers. In contrast with analogous DNA nanostructures, which form diameter-monodisperse structures, these &#947;PNA systems form nanofibers that bundle along their widths during self-assembly in organic solvent mixtures. Self-assembly protocols described here therefore also include a conventional surfactant, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), to reduce bundling effects.

This article provides protocols for the design and self-assembly of nanostructures from gamma-modified peptide nucleic acid oligomers in organic solvent mixtures.

Organik Çözücü Karışımlarında Gama Modifiye Peptit Nükleik Asitlerin Kompleks Nanoyapılara Kendi Kendine Montajı

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated ...

Assembly and Operation of an Acoustofluidic Device for Enhanced Delivery of Molecular Compounds to Cells

Efficient intracellular delivery of biomolecules is required for a broad range of biomedical research and cell-based therapeutic applications. Ultrasound-mediated sonoporation is an emerging technique for rapid intracellular delivery of biomolecules. Sonoporation occurs when cavitation of gas-filled microbubbles forms transient pores in nearby cell membranes, which enables rapid uptake of biomolecules from the surrounding fluid. Current techniques for in vitro sonoporation of cells in suspension are limited by slow throughput, variability in the ultrasound exposure conditions for each cell, and high cost. To address these limitations, a low-cost acoustofluidic device has been developed which integrates an ultrasound transducer in a PDMS-based fluidic device to induce consistent sonoporation of cells as they flow through the channels in combination with ultrasound contrast agents. The device is fabricated using standard photolithography techniques to produce the PDMS-based fluidic chip. An ultrasound piezo disk transducer is attached to the device and driven by a microcontroller. The assembly can be integrated inside a 3D-printed case for added protection. Cells and microbubbles are pushed through the device using a syringe pump or a peristaltic pump connected to PVC tubing. Enhanced delivery of biomolecules to human T cells and lung cancer cells is demonstrated with this acoustofluidic system. Compared to bulk treatment approaches, this acoustofluidic system increases throughput and reduces variability, which can improve cell processing methods for biomedical research applications and manufacturing of cell-based therapeutics.

This protocol describes the assembly and operation of a low-cost acoustofluidic device for rapid molecular delivery to cells via sonoporation induced by ultrasound contrast agents.