Cтраница 2
Важная особенность системного подхода к анализу сложных ногоуровневых систем заключается в использовании иерархиче-кого принципа соподчиненности, когда нет необходимости при зучении и моделировании вышестоящего уровня, например, техно-огического процесса культивирования микроорганизмов, в де-альном анализе внутриклеточных процессов. [16]
Бурно развивающееся в настоящее время промышленное производство многих продуктов народного хозяйства на основе микробиологического синтеза, т.е. путем использования жизнедеятельности специально выращиваемых ( культивируемых) микроорганизмов, требует разработки методов количественного анализа процессов культивирования микроорганизмов. [17]
Вопросы, связанные с построением и применением математических моделей, описывающих поведение популяции, относятся к большой проблеме математического моделирования в биологии вообще и представляют одно из направлений математического моделирования микробиологических процессов [12] в частности. В последнем случае основное внимание уделяется математическим моделям роста популяции в искусственных условиях в аспекте промышленного осуществления процесса культивирования микроорганизмов. [18]
![]() |
Трофический граф модели биогеоценоза. [19] |
Рассмотрим далее основные подходы к разработке количественных закономерностей роста микроорганизмов. В табл. 2.4 представлены кинетические модели, полученные на основе обобщенных схем ферментативных реакций и наиболее широко применяемые в практических задачах расчета процесса культивирования микроорганизмов. [20]
При определенных допущениях и схематизации для математического моделирования процессов микробиологического синтеза могут быть использованы принципы, сформулированные В. В. Кафаровым [7] применительно к разработке математической модели химического процесса. Согласно этим положениям исследование должно строиться по определенному плану. Для процессов культивирования микроорганизмов оно может иметь следующий характер. [21]
Таким образом, потребность микроорганизмов в кислороде превышает потребность в метане в 2 - 3 раза. При приближении к стехиометрическому соотношению смеси метан: : воздух ( 1: 7 - 1: 7 5) увеличивается концентрация кислорода. Следовательно, процесс культивирования газоокисляющих микроорганизмов необходимо вести при составе газовой смеси, отличающемся от оптимального в сторону избытка метана, при соответствующем лимите по кислороду во избежание взрывоопасных ситуаций. [22]
![]() |
Теоретические зависимости Xf (, рассчитанные по уравнению для. [23] |
Но совершенно очевидно, что такой путь не является рациональным. Увеличение равновесной концентрации микроорганизмов путем повышения коэффициента полезного использования субстрата всегда более предпочтительно, так как это полностью отвечает задачам оптимизации процесса культивирования микроорганизмов. Величина коэффициента полезного использования субстрата является наиболее адекватным критерием степени удаленности условий культивирования от оптимума. [24]
Последний прием используется в некоторых модельных лабораторных ферментерах, выпускаемых фирмой Нью-Брансвик. При работе этих аппаратов в зависимости от уровня растворенного в культуральной жидкости кислорода, постоянно измеряемого датчиком, автоматически изменяется число оборотов мешалки, а это приводит к изменению величины коэффициента массопередачи. Фиксируя значения С и k, можно ограничиться выбором такой величины коэффициента массопередачи, при которой концентрация растворенного кислорода, неизбежно изменяясь в процессе культивирования микроорганизмов, не становилась бы ниже любого заданного уровня. [25]
К кислородсодержащим соединениям относятся окисленные парафины. Как субстрат для выращивания микроорганизмов они обладают рядом технологических преимуществ по сравнению с обычными парафинами. Имея более высокую растворимость в воде, обусловленную наличием гидрофильных группировок, окисленные парафины легче усваиваются микроорганизмами, что позволяет сократить длительность их выращивания. Вследствие хорошей растворимости отпадает необходимость в оборудовании ферментаторов сложными приспособлениями для перемешивания и аэрации. Процесс культивирования микроорганизмов в присутствии окисленных производных парафинов сопровождается менее интенсивным тепловыделением, что позволяет снизить затраты на охлаждение аппаратов, а изменение поверхностно-активных свойств субстрата способствует уменьшению пенообразования. [26]
Исследования распределения клеток в жидких фазах ( углеводород - вода) показали, что / з микробных клеток растут в водной фазе, а 2 / з адсорбируются на поверхности парафиновых капель. При этом клетки, атакующие капли парафина диаметром менее 3 мкм, растут в водной среде или потребляют растворенные парафины из водной среды. Капли парафина диаметром более 3 мкм адсорбируют на своей поверхности клетки микроорганизмов. Фракция клеток, атакующих капли парафина диаметром 5 мкм и более ( адсорбирующихся на них), очень мала. Такое соотношение ( равновесие) между явлениями адсорбции и десорбции остается постоянным в процессе культивирования микроорганизмов. [27]