Разработка моделей параметрического синтеза и анализа реакторов пленочного типа

• Автор: Кулакова, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
В в е д е н и е
Глава 1. Современные проблемы и методы разработки математического обеспечения автоматизированных систем предметного назначения
1.1. Общая характеристика математического обеспечения современных автоматизированных систем
1.2. Особенности параметрического синтеза реакторов пленочного типа
1.3. Основные типы моделей анализа реакторов пленочного типа
1.3.1. Модели анализа биохимических взаимодействий на уровне отдельных атомов, молекул, свободных радикалов и комплексов
1.3.2. Модели анализа жизнедеятельности отдельных клеток
1.3.3. Модели анализа явлений, протекающих на единичных каплях углеводородов и воздушных пузырьках
1.3.4. Модели анализа совокупности эффектов на уровне агломератов клеток
1.3.5. Модели анализа гидродинамической обстановки в локальном объеме технологического аппарата
1.3.6. Модели анализа гидродинамической обстановки на макроуровне аппарата
1.4. Специфические особенности анализа и синтеза биоректоров пленочного типа
1.5. Выводы и задачи исследования
Глава 2. Системное моделирование и структурный синтез моделей
2.1. Описание объекта исследования
2.2. Синтез структуры модели анализа
2.3. Построение моделей оптимального параметрического синтеза
2.3.1. Постановка задачи векторной оптимизации
2.3.2. Выбор и обоснование алгоритма векторной оптимизации

2.4. Структура программного обеспечения
2.4.1. Описание структуры программного обеспечения
2.4.2. Представление исходной информации
Выводы
Глава 3. Параметрическая модель анализа реакторов пленочного типа
3.1. Разработка и исследование параметрической модели анализа
3.1.1. Разрабротка модели анализа реакторов пленочного типа
3.1.2. Анализ системы уравнений модели
3.1.3. Аналитическое решение системы уравнений модели анализа с постоянными коэффициентами
3.1.4. Разработка численной схемы для решения системы уравнений модели анализа
3.1.5. Исследование сходимости сеточного решения
3.2. Синтез и анализ параметров модели
3.2.1. Синтез параметров модели
3.2.2. Проверка адекватности модели
Выводы
Глава 4. Практическая реализация и программный эксперимент
4.1. Описание программного обеспечения
4.2. Работа с пакетом прикладных программ
4.2.1. Система меню пакета ЕГ4У
4.2.2. Форма представления исходных данных (редактор данных)
4.3. Практическая реализация исследований на примере параметрического синтеза и анализа биореактора с иммобилизованными дрожжами
4.3.1. Математическая модель анализа
4.3.2. Идентификация параметров по результатам натурного экспериментирования
4.3.3. Синтез конструкционных и технологических параметров
Выводы

Заключение
Литература
Приложение 1. Структура файла экспериментальных данных
Приложение 2. Сводные данные об элементах модулей библиотек
Приложение 3. Акт внедрения

1.4. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА БИОРЕКТОРОВ ПЛЕНОЧНОГО ТИПА
Для осуществления процессов в реакторах пленочного типа в современной биотехнологии наиболее перспективными считаются реакторы с иммобилизованной биомассой [24], которые обеспечивают непрерывный подвод реагентов и отвод продуктов от реакционного пространства. Иммобилизацию клеток можно рассматривать как закрепление их на поверхности или внутри специальных носителей.
Практический интерес к такого рода аппаратам характеризуется большим количеством исследовательских работ и патентов, посвященных этой теме. Так первые публикации, касающиеся исследований процесса биосинтеза этанола иммобилизованными дрожжевыми Saccharomyces cerevisiae, появились в 70 - 80-е гг.
При непрерывных способах брожения свободные дрожжевые клетки, переходя с бражкой из одного бродильного аппарата батареи в другой расходуют питательные вещества и энергию для перестройки своих ферментативных систем, приспосабливаясь к разным стадиям брожения, происходящим в различных аппаратах батареи. Иммобилизация же клеток помогает избежать этого нерационального расхода сахаров, так как в каждом аппарате батареи в любое время в режиме, близком к установившемуся, дрожжевые клетки будут осуществлять одни и те же катализируемые ферментами реакции.
При разработке моделей анализа технологических процессов в реакторах с иммобилизованной биомассой необходимо учитывать ряд особенностей исследуемых систем. Это:
- непрерывность;
- нелинейность;
- нестационарность.
Рассмотрим некоторые из этих особенностей.