Моделирование процессов периодического культивирования микроорганизмов

• Автор: Озаренко, Оксана Алексеевна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Щелково
• Количество страниц: 111 с. : ил.

1. Обзор литературы
1.1. Общие предпосылки
1.2. Характеристика процесса
1.3. Основные направления совершенствования периодических процессов микробиологическ зго синтеза
1.4. Материальные и энергетические балансы
1.5. Кинетические модели
1.6. Термодинамика и процессы жизнедеятельности
1.7. Моделирование гидродинамики биореакторов
1.8. Моделирование периодических процессов глубинного культивирования микроорганизмов
1.9. Оптимальное управление периодическими процессами глубинного культивирования микроорганизмов
2. Собственные исследования
2.1. Материалы и методы
2.2. Результаты исследований
2.2.1. Изучение влияния основных технологических параметров на процесс периодического глубинного культивирования микроорганизмов
2.2.2. Материальный баланс глубинного культивирования микроорганизмов
2.2.3. Термодинамические и кинетические параметры
2.2.4. Изучение гидродинамических условий в биореакторах с механическим перемешиванием и аэрацией в процессе глубинного периодического культивирования микроорганизмов

2.2.5. Объединение кинетической и гидродинамической
модели
2.2.6. Влияние концентрации глюкозы на выживаемость микроорганизмов на разных фазах роста
2.2.7. Математическая модель периодического процесса глубинного культивирования микроорганизмов
2.2.8. Выбор каналов и законов регулирования при управляемом Культивировании сальмонелл шт. №9 и ТС
3. Обсуждение результатов исследований
4. Выводы
5. Практические предложения
Литература
Приложения

Актуальность проблемы. При производстве противобактерийных препаратов для получения микробной массы используется глубинное периодическое культивирование в биореакторах. Культивирование является основной стадией технологического процесса и во многом определяет количественные и качественные характеристики биопрепаратов. Накоп тение биомассы микроорганизмов при этом находится в тесной зависимости от выбранного штамма, состава питательной среды, конструкции биореактора и условий культивирования. Однако большинство технологических процессов, в том числе и культивирование при промышленном производстве ветеринарных препаратов, базируется на эмпирических данных и требует научного обоснования. Частые колебания в накоплении микробной массы в биореакторах, наблюдаемые в практике производства биопрепаратов, вызывают необходимость селекционирования новых высокопродуктивных штаммов; усовершенствования состава питательных сред и конструкции бис.реакторов, оптимизации режимов глубинного периодического культивирования микроорганизмов.
Процесс выращивания микроорганизмов до недавнего времени представлялся довольно простым, идущим через ряд принципиально общих стадий, приводящих к получению из небольшого количества посевного материала значительного количества биомассы или биомассы и продуктов метаболизма.
Отечественная агробиологическая промышленность выпускает несколько десятков противобактерийных вакцин. В технологии их изготовления основным направлением является разработка современных процессов глубинного культивирования микроорганизмов, позволяющих интенсифицировать производство вцелом и получать высококачественные биопрепараты. Большинство работ, посвященных процессам глубинного культивирования микроорганизмов для изготовления ветеринарных препаратов (диагностику-

Примером циркуляционной модели, использующей геометрические характеристики аппарата с лопастными и турбинными мешалками, является двухконтурная циркуляционная модель. Схема этой модели показана на рис.б(а), а с пропеллерными мешалками - на рис. 6(6).
1 г — N
л, К,
Я я

Яг К,

гИ~Ш—Щ

Рис. 6. Схема циркуляционной модели:
а - двухконтурная модель; б - одноконтурная модель.
Циркуляционная модель состоит из двух циркуляционных контуров, каждый из которых аппроксимируется ячейками идеального перемешивания. Возможны различные положения точек ввода и вывода потока жидкости и различные положения мешалки. При этом принимается, что объем, охватываемый мешалкой, представляет собой одну ячейку идеального перемешивания.
Величина этого объема может быть вычислена по соотношению:
Ц=§ (5/>2+^+.Шд)
(12)
Объем зон в каждом циркуляционном контуре зависит от уровня положения мешалки и может быть рассчитан по соотношениям:
лД2 V.
^=— (Л,-Л)--£
лО2 V.
К= h—р~,
1 4
(13)
(14)
где О - диаметр биореактора (внутренний); ём — диаметр мешалки; Н0 -уровень жидкости в биореакторе; Ь - расстояние мешалки от дна биореактора, определяющее меньший из объемов, на который делит биореактор плос-