Altistuksen kineettisen kulutuksen ymmärtäminen on olennaista mikrobikasvun optimoimiseksi bioreaktoreissa. Se edellyttää analyysia siitä, miten substraatteja käytetään ajan mittaan sekä erä- että jatkuvissa viljelmissä. Tämä tieto auttaa hallitsemaan prosessiparametreja ja parantamaan tuotteiden tuottoa.

Substraattikulutus erässä

Eräviljelmissä substraatteja kulutetaan mikro-organismien kasvaessa, kunnes ravinteet ehtyvät tai inhibitoriset aineet kerääntyvät. Substraattien kulutusnopeus voidaan mallintaa käyttäen kineettisiä yhtälöitä, kuten monodikinetiikkaa, joka liittyy substraatin pitoisuuteen mikrobikasvunopeuteen.

Monodiyhtälö ilmaistaan seuraavasti:

]μ = μ[max * (S / (Ks + S))[]

jossa μ on spesifinen kasvunopeus, μ[max on spesifisen kasvunopeuden suurin nopeus, S on substraattipitoisuus ja Ks on puolikyllästymisvakio.

Substraattikulutus jatkuvissa kulttuuriolosuhteissa

Jatkuvassa viljelyssä substraatteja toimitetaan jatkuvasti ja järjestelmä saavuttaa vakaan tilan. Substraattien kulutusnopeus riippuu laimennusnopeudesta ja mikrobibiomassan pitoisuudesta. Prosessi kuvataan usein kemostaattimallin avulla.

Vakaan tilan substraattipitoisuus (S) voidaan laskea yhtälön avulla:

]S = (Ks[] * D) / (μmax[ - D)[]

Lasketaan alikulutusta

Substraattien kulutusnopeus (qS) ilmaistaan usein seuraavasti:

]q[]S] = (D * S] - S) / X

jossa D on laimennusnopeus, S[ on substraatin pitoisuus rehussa, S on jäännössubstraatin pitoisuus ja X on biomassan pitoisuus.

  • Tarkkaile alustan tasoja säännöllisesti
  • Käytä kineettisiä malleja ennusteiden tekemiseen
  • Säädä prosessin parametrit vastaavasti
  • Varmistaa jatkuvassa käytössä olevat vakaat olosuhteet