scan0064 2

65

64

co prowadzi do następującego układu równań

Tę fazę hodowli określa się mianem wzrostu liniowego, gdyż ogólna ilość biomasy w fermentorze przyrasta liniowo z czasem

VX = Y_xs(FS_pt + V₀S₀) + V₀X₀    (7.16)

(7.12)

7.3.2. Zmienne natężenie zasilania

Rozpatrzymy dwa sposoby prowadzenia procesu:

-    ze stałym natężeniem dopływu pożywki,

-    ze stałym stężeniem w fermentorze substratu limitującego wzrost.

7.3.1. Stałe natężenie zasilania

Początkowo, gdy 5 « S_Q > /v_s, wzrost ma charakter wykładniczy (duże stężenie substratu)

V_nX^

Zmieniając prędkość zasilania można sterować stężeniem substratu w fer-mcntorzc.

Obecnie rozpatrzymy warunki, które powinny być spełnione, aby stężenie substratu w fermentorze było stałe.

Przy stałym stężeniu substratu w medium hodowlanym właściwa szybkość wzrostu przyjmie wartość stałą. Otrzymamy zatem wzrost wykładniczy. Uzyskanie stałego stężenia substratu w reaktorze wymaga zwiększania natężenia dopływu pożywki wraz z przyrostem biomasy w reaktorze.

Zmianę stężenia biomasy oraz natężenia dopływu pożywki w czasie hodowli przedstawiają następujące zależności

5 =

ps_at + v₀

5₀ ⁺

	^T/oV"'
yxs

(7.13)

XV = X₀ K₀e^M(S)r

F =

SY U U

17 * YC

(7.17)

V₀ *Ft

Po pewnym czasie następuje wyczerpanie substratu w reaktorze. Można zatem przyjąć, żc dodawany nowy substrat jest w całości przekształcany w biomasę (dła uproszczenia, pomijamy zużycie substratu na przemianę podstawową)

^I1-Y_xsFS_f    (7.14)

dt “ ^F

co daje następującą zależność od czasu

YjcsiFSpt + V_QS_Q) * V_QX₀

V_Q + Ft

s =

X_sFS_f

(7.15)

-l)FS_F+)i_mV₀S₀ + -±

:<s

Utrzymywanie stałego stężenia substratu wymaga zatem wykładniczego zwiększania natężenia zasilania. W praktyce, stosuje się skokową aproksymację zasilania wykładniczego.

Ogólnie możliwe jest dowolne sterowanie natężeniem przepływu pożywki. Schematy zasilania opracowywane są np. w wyniku optymalizacji względem wydajności wytwarzania metabolitów. W wielu technologiach przemysłowych stosuje się układy automatycznej regulacji szybkości dozowania pożywki.

Stosowana jest również tzw. powtarzalna hodowla półokresowa, polegająca na częściowym opróżnieniu fermentom (do objętości V_Q), gdy objętość płynu w fermentorze osiągnie określoną wartość i prowadzeniu hodowli „od początku”. Dzięki temu wykorzystuje się drobnoustroje namnożone we wcześniejszym etapie, ogranicza okres adaptacji i w rezultacie skraca cykle produkcyjne. Zaletami hodowli półokresowej są:

-    duża elastyczność prowadzenia hodowli,

-    możliwość kontrolowania stężenia substratu,

-    możliwość automatyzacji procesu.

Wadami są:

-    konieczność jałowego dozowania pożywki,

-    niebezpieczeństwo degeneracji szczepu w hodowlach wielokrotnych.