バッチと連続文化におけるサブスレート消費の計算/キネティックス

基質消費のキネティックスを理解することは、バイオリアクターにおける微生物成長の最適化に不可欠です。基質がバッチと連続培養の両方で時間をかけて利用されるかを分析することを含みます。この知識は、プロセスパラメータの制御と製品収率の改善に役立ちます。

バッチ文化における潜在消費量

バッチ培養では、栄養素が枯渇または阻害物質が蓄積されるまで微生物が成長するにつれて、基質が微生物として消費されます。基質消費率は、微生物成長率に基質濃度を関連したモノドキネシスなどの運動式を使用してモデル化することができます。

Monod 式は次のように表現されます。

μ = μ_]]]max] * (S / (K_)]s[[ + S])

μ が特定の成長率である場合、μ_]]maxは、最大比成長率であり、S は基質濃度であり、K_s]は半飽和定数です。

連続培養では、基質は継続的に供給され、システムは安定した状態に達します。基質消費率は希釈率と微生物バイオマス濃度に依存します。プロセスは、多くの場合、チアモスタットモデルを使用して記述されます。

定着状態の基質の集中(S)は、式を使用して計算することができます:

[]S = (K_]]]]]s[]])/(μ_]max - D]

基材消費率(q_]]]S)は、多くの場合、次のように表現されます。

q_]S[]]] = (D * S_{]])] -}] - [S] / X

Dが希釈率であるところ、S_]のは飼料の基質集中であり、Sは残基基基質集中であり、Xはバイオマス濃度です。