scan0064

64

co prowadzi do następującego układu równań

dX

di

(7.12)

Rozpatrzymy dwa sposoby prowadzenia procesu:

~ ze stałym natężeniem dopływu pożywki,

— ze stałym stężeniem w fermentorze substratu limitującego wzrost.

7.3.Ł

Początkowo, gdy 3 ~ S_Q > K_s, wzrost ma charakter wykładniczy (duże stężenie substratu)

V₀ + Fi

X =

S =

FS₀t ₊ V₀

X ^ Y

^Axs )

YnX,

o^yLo li_mt

^lxs

(7.13

^vo ^+Ft

Po pewnym czasie następuje wyczerpanie substratu w reaktorze. Możr zatem przyjąć, że dodawany nowy substrat jest w całości przekształcał: w biomasę (dla uproszczenia, pomijamy zużycie substratu na przemianę po<

£VX)

A_XS i Up

(7.1

di

co daje następującą zależność od czasu

Y_xs(FS_Ft ₊ V₀S_Q) + V₀ X_Q

v₀ + Ft

K_s F S_F

~ 1)F8_f + V_Q

X_n \

■xs y

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

VX

Yys (FS_Ft + V_Q S_q) + V_n X,

o o

(7.16)

7,3.2. Zmienne natężenie zasilania

Zmieniając prędkość zasilania można sterować stężeniem substratu w fermentorze.

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

X V = x₀ V₀Q^^S)t

(7.17)

F =

¹¹ v_n X_n^^(S)t

V Y ⁰⁰ °F *XS

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 fermentora (do objętości F₀), gdy objętość płynu w fermentorze osiągnie określoną wartość i prowadzeniu hodowli „od początku”. Dzięld 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.