Меню сайта

Последние новости

Причина отравления вод океана.

Американские ученые из штата Мичиган полагают, что в качестве главной причины отравления вод Мирового океана ртутью являются бактерии.

Секрет выживания лягушек.

Американским ученым удалось выяснить, как лягушкам удается продолжать жить даже после глубокой заморозки.

Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.




Основные закономерности процессов непрерывной ферментации в аппаратах полного смешения
Материалы по биологии и химии / Непрерывное культивирование микроорганизмов (хемостатный процесс) / Основные закономерности процессов непрерывной ферментации в аппаратах полного смешения
Страница 1

Использование непрерывно действующих (проточных) реакторов имеет ряд преимуществ перед периодическими процессами. Это открытые системы, которые при определенных условиях приходят в стационарное состояние, когда все параметры системы (концентрации всех компонентов среды и клеток) постоянны во времени. Это резко упрощает управление работой биореактора и автоматизацию процесса.

Количественные показатели процесса непрерывного культивирования:

· Скорость протока (коэффициент разбавления)

D = W/V

где: W - скорость потока среды, м3/ч;

· Скорость образования биомассы и выноса биомассы из системы

dX/d τ = μX - DX = (μ - D)X$

· Скорость поступления и потребления лимитирующего субстрата

dS/dτ = D(S0 - S1) - μX/Yx/s

· Скорость образования и выноса из системы продукта Р

dP/dτ = qpX - DP = 0

Если μ = D, то dX/dτ = 0, т.е. система находится в состоянии динамического равновесия. В зависимости от метода, благодаря которому поддерживается данное состояние, различают хемостатный (поддержание постоянной концентрации лимитирующего субстрата) и турбидостатный (поддержание постоянной концентрации биомассы) принципы культивирования.

Также известны методы управления ростом непрерывной культуры при рН (рН-стат) и по кислороду (оксистат).

В промышленности из аппаратов полного смешения наиболее широко используют биореакторы, работающие по принципу хемостата.

Их преимущества - простота конструкции, легкость поддержания заданного режима, возможность длительного непрерывного культивирования.

Стационарные концентрации клеток [X] и субстрата [S] связаны с соответствующими концентрациями во входном потоке уравнениями материального баланса.

V*rx + W*[X]0 - W*[X] = 0;*[S]0 - W*[S] - V*rx*1/Y = 0.

Если выразить скорость прироста по уравнению Моно, получим основное кинетическое уравнение процесса ферментации в режиме хемостата

µmax*[X]*[S]/(Ks + [S]) = µ*[X] = D*([X[ - [X]0)

Из этого уравнения следует, что подача клеток в аппарат в непрерывном режиме хемостата не обязательна; в этом случае работа биореактора начинается с периодического культивирования некоторой посевной дозы, а после перехода культуры в экспоненциальную фазу включают непрерывную подачу питательной среды. Для такого режима кинетическое уравнение принимает вид (при [X]0 = 0)

µ*[X] = D*[X];

µ = D.

Последнее равенство называют законом хемостата, который заключается в том, что в стационарном режиме удельная скорость роста устанавливается равной скорости разбавления среды, которая задается подбором параметров V и W0. Согласно уравнению Моно:

D = µ = µmax* [S] /(Ks + [S]);

[S]= Ks * D/(µmax - D);

где: [S] - концентрация субстрата в стационарном режиме работы хемостата.

Концентрация биомассы в стационарном режиме (при [X]0 = 0)^

[X] = Y*([S]0 - Ks*D/(µmax - D)/

Концентрация субстрата [S] накладывает ограничение на скорость разбавления

<D<Dкр;

где: Dкр = μmax*[S]0/(Ks + [S]0) - критическая скорость разбавления, превышение которой вызывает вымывание клеток из биореактора.

Производительность отдельно работающего хемостата по биомассе определяется как число клеток, образующихся в единицу времени в единице объема биореактора:

Gx = [X[/τ = D*[X] = D*Y*([S]0 - D*Ks/(μmax - D)).

Оптимальная производительность хемостата определяется выражением

dGx/dD = 0

Страницы: 1 2

Смотрите также

Распространение, численность и видовой состав бесхвостых земноводных в Республике Беларусь
ВВЕДЕНИЕ Оценка современного состояния изучаемой проблемы Поскольку единицами биосферы являются биогеоценозы, обладающие способностью трансформировать вещество и энергию в соответ ...

Проблема орудийной деятельности у высших приматов
Введение   С развитием науки, во второй половине XX-го столетия, список видов, к которым приложимо понятие орудийной деятельности, был существенно расширен. Появилось множество во ...

Хромосомы – материальные носители генетической информации. Единый генетический код
Введение наследственный генетический клетка деление хромосома Хромосома - (chromosome) - нитевидная структура клеточного ядра, несущая генетическую информацию в виде генов. Хромосо ...