GOMBANÖVEKEDÉS MÉRÉSI MÓDSZERE, MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSBAN
ALKALMAZHATÓ KÉPFELDOLGOZÓ ÉS KIÉRTÉKELŐ SZOFTVERE

Viczián Zsolt

Budapest Műszaki Egyetem, Kémiai Informatika Tanszék

email: vzsolt.kit@chem.bme.hu

 

A biológiai technológiák és természeti folyamatok minőségbiztosítási szempontból való mélyebb megértéséhez [3] fontos információt nyújtanak a matematikai növekedési modellek és azoknak a megfelelő méréstechnikával alátámasztott vizsgálata.

A természettudományokban a különböző növekedési folyamatok leírására sok modell ismeretes. Ezen modellek a bioreaktorokban történő szaporítástól egészen a legmodernebb élő polimerizációig [1] igen sokféle rendszert írnak le.

Az általunk vizsgált gombanövekedést [2] befolyásoló szabad paraméterek száma és azok érték szerinti szórása igen nagy - az egyes méréssorozatok közötti eltérés számottevő lehet, annak ellenére, hogy a főbb paramétereket (levegő és komposzt hőmérséklet, relatív páratartalom, CO2 koncentráció) egy adott tartományon belül szabályozza a termesztő rendszer.

A teljes termesztési időszaknak (40 nap az első szedésig) csupán az utolsó 1 hetében jelennek meg gombatestek a komposzt felszínén, addig a micéliummal való átszövetés folyamata zajlik le. A két növekedési szakasznak méréstechnikája és mérendő paraméterei különbözőek.

Munkámban a termesztési időszak második -aktív- szakaszára kifejlesztett speciális méréstechnikát és képfeldolgozó valamint matematikai értékelő szoftveremet mutatom be. A mérés és kiértékelés automatizálását egy időzítő áramkörrel kiegészített fényképezőgép és egy célszoftver segítségével valósítottam meg.

A mérés menete a következő volt:

  1. A mérendő gombapopuláció kiválasztását követően a fényképezőgép 5 óránként automatikusan felvételeket készített a mérendő zsák felszínéről.
  2. A fényképek scannelését követően azokat a célszoftver segítségével kiértékeltük.

A kiértékelés részint a gombák méret szerinti eloszlásának meghatározását, másrészt a matematikai modellekre vonatkozó statisztikai vizsgálatokat jelentette.

Méréseink alapján a gombák növekedés közbeni méret szerinti eloszlásának leírására a legalkalmasabbnak a kiterjesztett Damköhler egyenletből, valamint az élő polimerizáció folytonos kiterjesztéséből leszármáztatható modellt találtam.

A fenti parciális differenciális egyenlet peremértékeinek definiálása után a karakterisztikus differenciálegyenlet rendszer megoldását különböző függvények esetén vizsgáltam.

A képen a feldolgozó program egy képernyője látható

A kutatást támogatta a Budapesti Műszaki Egyetem Vegyészmérnöki Karának Varga József Alapítványa, az Országos Tudományos Kutatási Alap (OTKA #T023258/97, T025750/98) és a Champignon Union Kft. (Mester Antal). A munkához hozzájárult Zsíros László hallgató vezetésemmel folytatott tudományos diákköri munkájával.

 

Irodalom

  1. Zs.G. Meszéna, A.F. Johnson: Modelling and Simulation of Polymerisation Process, Computers and Chemical Eng. Supplement (1999) p. 375-378
  2. Zs. Viczián, E. László, Zs. Füstös: Bioreactor model of the mushroom growth-production process and its computer aided simulation, Computers and Chemical Eng. Supplement (1999) p. 439-442
  3. G. Kollár, Zs. Viczián, Zs. Füstös, K. Kollár-Hunek: Quality Assurance Systems and Information Technology in Bioengineering, Hungarian Journal of Industrial Chemistry (1999) p. 63-66