Моделирование процессов ферментации в мембранных биореакторах

• Автор: Скороходов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Литературный обзор
1Л. Общие сведения о микробиологических и мембранных процессах
1.1 Л. 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 биореакгора

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 Ма1;ЬаЬ для моделирования технологических процессов
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложения

используется в качестве подкислителя, чему способствует ее хорошая растворимость и чрезвычайно низкая токсичность.
Растущая потребность в лимонной кислоте требует значительного увеличения ее производства, поиска активных штаммов и разработок новых более эффективных способов.
Применение находят и побочные продукты ферментации мицелий грибов и культуральная жидкость. Мицелий высушивают и используют как сырье или добавляют к удобрениям. Недавно предложено использование мицелия как источника хитина, который служит биосорбентом. Хитозан -глюкановый комплекс, полученный из мицелия, обладает лучшими хелатирующими свойствами, чем хитозан животных. Мицелий Asp. Niger служит и источником кислых внутриклеточных фосфатаз, способны гидролизовать pNPP, |3-глицерофосфат, неорганический пирофосфат, глюкоза-6-фосфат и др. В культуральной жидкости обнаружены гидролитические ферменты пектиназа, протеаза, целлюлаза, (3-глюкозидаза. В промышленности, как правило, используется микробиологический способ производства лимонной кислоты [68-74, 79, 80]. При этом сахар или меласса сбраживается штаммами грибков, после чего из раствора, содержащего продукты метаболизма, выделяется кислота.
Микробиологический способ синтеза JIK позволит организовать безотходное, экологически безопасное производство в случае разработки эффективных методов выделения JIK из культуральной жидкости, применении в процессе нетоксичных веществ и утилизации отходов.
Биохимические основы получения лимонной кислоты.
Лимонная кислота является трехосновной оксикислотой, кристаллизующейся из водных растворов с одной молекулой воды в виде бесцветных, прозрачных ромбических призм. Моногидратная лимонная