Процеси ферментації включають в себе комплексні біологічні реакції, які можна моделювати математично для оптимізації виробництва. Розуміння темпів росту та моделей формування продуктів допомагає при прогнозуванні та контролінгу результатів бродіння.

Зростання темпу в ферментації

Норма зростання описує, як швидко розмножуються мікроорганізми при бродіння. Зазвичай вона виражається як специфічна швидкість росту, денотована мкмом, вимірюється в юнітів здешевого часу.

Розрахунок швидкості зростання передбачає контроль концентрації клітин в часі. Видаткова фаза найбільш підходить для цього розрахунку, де збільшується кількість клітин, що накладаються.

Моделі формування продукту

Формування продукту при бродіння може слідувати різним кінетичним моделям, в першу чергу лінійним, тенденційним або логістичним моделям. Ці моделі допомагають прогнозувати зміни концентрацій продукту в часі.

До моделей відносяться:

  • Luedeking-Piret модель: корелює формування продукту з ростом клітин.
  • Zero-order model: бере на себе постійний рівень формування продукту.
  • Перший порядок: відноситься до норму формування продукту до субстрату або концентрації біомаси.

Математичні рівняння

Розрахунок специфічного зростання (мкм) здійснюється за допомогою:

μ = (1/X) * (dX/dt)

Де X є концентрація біомаси. Норма формування продукту (P) може бути моделювана як:

dP/dt = α * dX/dt + β * X]

Тут α і β є постійними представництвами, що представляють ріст, асоціюються з неростимовим виробництвом.