scan0076 3

90

1	2	3
Temperatura	Czujniki opornościowe, ter-inopary. termistory	Podstawowy parametr biopro-ccsów podlegający zwykle ścisłemu sterowaniu
Ciśnienie	Przetworniki membranowe	Istotny parametr podczas sterylizacji
Szybkość obrotów mieszadła	Czujniki elektryczne lub optyczne	Parametr często podlegający regulacji
Lepkość płynu hodowlanego	Reometry rotacyjne, śrubowe	możliwość pomiarów on-łinc
Parametry fizykochemiczne
Stężenie rozpuszczonego tienu	Czujniki polarograficzne lub galwaniczne	Podstawowy parametr w procesach tlenowych
Kwasowość (pH)	Elektrody pH	Wielkość często podlegająca kontroli i sterowaniu
Potencjał rcdox	Elektrody platynowe
Stężenie rozpuszczonego dwutlenku węgla	Specyficzne elektrody	. M. ,
Stężenie dwutlenku węgla w gazach pofermentacyjnych	Analizatory absorpcji w podczerwieni
Skład roztworu	Specyficzne elektrody jonoselektywne. enzymatyczne
Stężenie cukrów	Elektrody glukozowe (enzymatyczne)
Stężenie biomasy	Nefelometrycznie	Możliwe pomiary on-line

Kontrolę temperatury medium hodowlanego uzyskuje się najczęściej w wyniku zmian natężenia przepływu lub temperatury medium chłodzącego. Stabilizacja pH uzyskiwana jest w wyniku dodawania do reaktora odpowiednio roztworu kwasu lub zasady. Utrzymywanie stałej wartości stężenia rozpuszczonego tlenu jest możliwe dzięki zmianom natężenia przepływu powietrza lub zmianom szybkości obrotowej mieszadła.

Pomiary parametrów procesowych dostarczają niezbędnych informacji o przebiegu procesu w bioreaktorze. Drugim, kluczowym elementem systemu sterowania są modele procesu opisujące relacje pomiędzy różnymi zmiennymi procesowymi i efektem procesu, takim jak: wydajność, produkcyjność, czy w różny sposób określana jakość produktu. W praktyce przemysłowej wykorzysty wane są różne metody modelowania procesów bioreaktorowych. Z uwagi na dużą ziożo-rość przemian zachodzących w komórkach oraz skomplikowane relacje między warunkami środowiska a procesami wewnątrzkomórkowymi nie jest możliwe, a często także nie jest potrzebne, konstruowanie dokładnych modeli matematycznych, opisujących wszystkie procesy przebiegające w bioreaktorze. Uwzględniane są tylko te czynniki, które mogą być mierzone i które w istotny sposób wpływają na uzyskiwane efekty. Podstawowymi elementami modelu procesu bioreaktorowego są:

_ bilanse masy i energii,

_ równania kinetyczne opisujące szybkość wzrostu drobnoustrojów i wytwarzania interesujących produktów metabolizmu,

-    równania opisujące warunki hydrodynamiczne panujące w reaktorze,

-    równania opisujące szybkość procesów transportu masy i ciepła (np. szybkość absorpcji tlenu, wymiany ciepła przez elementy chłodzące itp.).

Zwykle wiedza o szybkości reakcji biochemicznych zachodzących w komórkach jest ograniczona i nie pozwala na formułowanie dokładnych modeli kinetycznych. Z tego względu do opisu kinetyki procesów biochemicznych stosowane są różnego typu uproszczone ujęcia, tzw. modele wzrostu. W najprostszym przypadku są to formalne równania podające np. zależność szybkości przyrostu biomasy od stężenia jednego lub kilku kluczowych substratów oraz warunków hodowli (pH, temperatury).

W przypadkach gdy proste modele ilościowe są niewystarczające do opisu złożonych przemian biochemicznych stosowane są ujęcia korelacyjne. Jedną z technik coraz powszechniej wykorzystywaną w praktyce są sztuczne sieci neuronowe (patrz rozdział 5.10). Pozwalają one na skonstruowanie formalnej ilościowej zależności efektów procesu bioreaktorowego (np. wydajność produktu) od mierzonych warunków jego prowadzenia. W ten sposób można ustalić właściwe, ale jedynie dla danej instalacji, optymalne warunki prowadzenia procesu. Coraz większego znaczenia nabierają tzw. modele hybrydowe, w których znane procesy wymiany ciepła i masy oraz zależności bilansowe łączone są z modelami korelacyjnymi, opisującymi kinetykę wytwarzania produktów. W ten sposób uzyskuje się model o charakterze bardziej ogólnym, umożliwiający np. zmianę skali procesu.

8.2. Baorsatóoiry do foodowln w podłożach stałych

Hodowle w podłożu stałym prowadzone są prawie wyłącznie w aparatach

0    działaniu okresowym. Najprostszym aparatem służącym do hodowli w podłożu stałym jest komora inkubacyjna z tacami, na których ułożone jest zaszczepione podłoże (rys. 8.5). Powietrze przepływa nad powierzchnią pożywki, odbierając wydzielane podczas wzrostu mikroorganizmów ciepło

1    dostarczając ilen niezbędny dla wzrostu. Wzrost mikroorganizmów limitowa-