Моделирование процессов ферментации в мембранных биореакторах

• Автор: Скороходов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Общие сведения о микробиологических и мембранных процессах

1.1.1. Классификация биореакторов и мембранных процессов

1.1.2. Мембранные биореактора. Типы и применение

1.2. Математическое моделирование процессов, протекающих в мембранных биореакторах

1.3. Математическое моделирование процесса получения лимонной и молочной кислот

1.3.1.Лимонная кислота

1.3.2.Молочная кислота

1.4. Постановка задачи
Глава II. Стратегия построения математической модели мембранного биореактора
2.1. Анализ и варианты конструктивного исполнения мембранных биореакторов
2.2. Алгоритм построения математической модели мембранного биореактора
2.3. Систематизация кинетических моделей ферментационных процессов
2.3.1.Уравнения кинетики роста биомассы
2.3.2.Уравнения кинетики роста продукта
2.3.3. Уравнения кинетики расхода субстрата
2.3.4. Дифференциальные уравнения изменения концентрации на основе гидродинамики и кинетики

2.4. Пример разработки математической модели мембранного биореактора
2.4.1. Модель биореактора для процесса производства лимонной кислоты
2.4.2. Определение оптимального времени подключения мембраны
2.4.3. Определение оптимальной скорости протока
2.5. Результаты расчета уравнений математической модели
Глава III. Разработка математической модели мембранного биореактора для процесса производства лимонной кислоты с учетом накопления осадка на мембране
3.1. Экспериментальные исследования по изучению процесса
микрофильтрации биосуспензии
3.1.1. Цели и задачи эксперимента
3.1.2. Описание эксперимента
3.1.3. Результаты эксперимента
3.1.4. Проверка адекватности математической модели периодического культивирования
3.2. Математическая модель мембранного биореактора для процесса
производства лимонной кислоты с учетом накопления осадка на
мембране
3.3. Результаты расчета уравнений математической модели
3.3.1. Результаты расчета уравнений математической модели с постоянной конечной концентрацией продукта на каждой стадии
3.3.2. Результаты расчета уравнений математической модели с постоянной продолжительностью стадий
Глава IV. Устойчивость работы мембранного биореактора

4.1. Вывод соотношений для определения устойчивой работы мембранного биореактора
4.2. Расчет параметров устойчивого функционирования мембранного
биореактора для синтеза лимонной кислоты
Глава V. Разработка математической модели мембранного биореактора для процесса производства молочной кислоты с учетом стрессовых условий в реакторе.
5.1. Методика и результаты эксперимента по синтезу молочной
кислоты в мембранном биореакторе
5.2. Разработка математической модели мембранного биореактора для процесса производства молочной кислоты
5.3. Пример использования программного пакета MatLab для моделирования технологических процессов
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложения

1.3. Математическое моделирование процесса получения лимонной и молочной кислот
1.3.1. Лимонная кислота
Производство органических кислот методом микробиологического синтеза - относительно молодая область промышленности. Хотя получение уксусной кислоты относят к древним временам, получение других органических кислот, в первую очередь лимонной кислоты, началось в 20-30-е годы нашего века. Пищевые кислоты до этого времени выделяли из естественных источников: лимонную кислоту из сока лимонов, винную - из винного камня.
С помощью микроорганизмов возможно получение более 50 различных органических кислот. Современное производство лимонной кислоты основано, главным образом, на использовании штаммов плесневых грибов, чаще всего Aspergillus niger. Источником углерода в этих процессах являются углеводно-кристалическая сахароза и глюкоза, свекловичная и тростниковая мелассы, гидролизаты древесины, крахмалосодержащие материалы [1].
Современные тенденции по увеличению спроса лимонной кислоты в России и за рубежом определяют повышенный интерес к исследованию и разработке интенсивных технологий ее получения [50].
Лимонная кислота (НООС-СН2)2С(ОН)СООН)-одна из важных органических кислот. Она используется в пищевой промышленности, при производстве напитков (70%), в фармацевтической промышленности (12%) и для технических целей (18%) - как антивспениватель, при обработке текстиля, в производстве чистых металлов, как заменитель полифосфатов в детергентах, для поглощения SO2 в дымовом газе заводов. В пищевой промышленности и производстве напитков лимонная кислота (ЛК)