scan0065 2

66

Hodowla półokresowa znajduje coraz więcej zastosowań, m.in. do produkcji drożdży piekarnianych (patrz rozdz. 10) i produkcji penicyliny.

7A Hodowla ciągła

7.4.1. Prosta hodowla ciągła

Hodowla ciągła prowadzona jest w fermentorze przepływowym zasilanym pożywką. Z fermcntora, w sposób ciągły, odprowadzany jest płyn pofermentacyjny z biomasą. Schemat procesu przedstawiony jest na rys. 7.3.

Rys. 7.3. Schemat hodowli ciągłej

Do reaktora w sposób ciągły dopływa pożywka z natężeniem F. Zawartość substratu limitującego wzrost w pożywce wynosi S_F. Natężenie odbioru płynu z fermentora jest równe natężeniu dopływu pożywki. W strumieniu odprowadzanym z fermentora stężenie biomasy wynosi X, zaś stężenie substratu limitującego wzrost S.

W analizie założymy, że hodowla prowadzona jest w reaktorze z idealnym wymieszaniem. Zatem stężenie biomasy i substratu w strumieniu odpływającym z reaktora są takie same jak w całej objętości reaktora.

Bilans fermentora ma postać

dX

dt

dS

dt

= X(n(5)-D]

(7.18)

= D(S_f-S)-±»(S)X

^/XS

jest tzw. szybkością rozcieńczania.

Dla warunków ustalonych uzyskujemy, dla wzrostu mikroorganizmów opisanego równaniem Monoda

H(S) = D

S =

gdzie

(7.19)

(7.20)

X = Y_xs(S_f-S)

Oznacza to, że w warunkach ustalonych, szybkość odprowadzania biomasy z reaktora jest równa szybkości jej przyrostu w reaktorze. W rozważaniach tych pominięto efekt przemiany podstawowej, istotny jedynie dla małych szybkościach wzrostu.

Dla ciągłej hodowli w pojedynczym aparacie można sformułować następujące ograniczenia:

-    szybkość przepływu nie może być większa od maksymalnej szybkości wzrostu,

-    stężenie biomasy w fermentorze jest proporcjonalne do stężenia substratu w strumieniu wlotowym,

-    wraz ze wzrostem przepływu przez fermentor wzrasta stężenie substratu w strumieniu odpływowym, maleje zaś stężenie biomasy.

Stężenie substratu, limitujące wzrost w strumieniu opuszczającym reaktor, nic może być większe od stężenia w strumieniu dopływającym do reaktora. Zatem maksymalne natężenie przepływu odpowiada warunkowi S = S_F, co prowadzi do zależności

D

max

^SF

(7.21)

Produkcyjność biomasy w hodowli ciągłej jest równa FX (lub DX) i osiąga maksimum dla szybkości rozcieńczania równej

	/	K
D" = u	i -	5
^1 tn	N	k,+s,)

(7.22)

Dla większości hodowli S_F > K_s. Zatem maksymalną produkcyjność osiąga się dla przepływów bliskich wymywaniu. Takie warunki zagrażają stabilności pracy fermentora. Z tego względu hodowle ciągle prowadzi się w warunkach suboptymalnych.