Введение
1 Мембранные устройства газового питания и методология расчета материально-энергетического баланса микробного роста 9
1.1 Конструкции биореакторов с мембранным устройством газового питания 9
1.2 Теоретические основы массопереноса кислорода через непористые мембраны 11
1.3 Потребность микроорганизмов в кислороде. Сравнительная энергоэффективность аэробного роста и анаэробиоза 23
1.4 Теоретические основы расчета материального баланса микробного роста 28
1.5 Технологические риски в процессах выращивания чистых культур в аэробных условиях 34
1.6 Постановка задачи исследования 38
2 Разработка и технические испытания биореакторов с мембранными устройствами газового питания 40
2.1 Колонные биореакторы с осевым и винтовым движением потока 40
2.2 Технические испытания мембранного устройства 45
2.2.1 Оценка изменения деформации мембраны при многократной стерилизации 46
2.2.2 Оценка провисания трубчатых мембран при максимальном давлении 49
2.2.3 Оценка рабочего объема аппаратов и удельной поверхности мембран 49
2.3 Исследование гидродинамики жидкостного потока 53
2.3.1 Материалы и методы исследования гидродинамики 54
2.3.2 Исследование режима течения потока в биореакторе 57
2.3.3 Выбор типа и идентификация гидродинамической модели биореактора 61
2.4 Оценка параметров массообмена кислорода в биореакторах с мембранными устройствами газового питания 64
2.4.1 Материалы и методы выполнения исследований 64
2.4.2 Оценка массообменных характеристик биореакторов 71
3 Исследование процессов выращивания спиртовых дрожжей в биореакторе с мембранным устройством газового питания 79
3.1 Материалы и методы исследования процессов выращивания инокулята спиртовых дрожжей 79
3.1.1 Характеристика спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae 79
3.1.2 Питательная среда 80
3.1.3 Методы технохимического контроля 81
3.1.4 Технологическая схема и управление процессом выращивания спиртовых дрожжей 85
3.2 Режимы культивирования и микробиологический контроль процесса 93
3.4 Методика расчета стехиометрических параметров роста спиртовых дрожжей в стационарном режиме культивирования 103
3.5 Удельные затраты энергии и доля популяции, обеспеченная кислородом, в стационарном процессе выращивания инокулята спиртовых дрожжей 106
4 Разработка рекомендаций по конструкции промышленного биореактора колонного типа 118
4.1 Проблема масштабирования биореактора 118
4.2 Рекомендации по технологической обвязке инокулятора промышленного масштаба 119
4.3 Разработка технического задания на промышленный образец инокулятора 123
Заключение 126
Список сокращений и условных обозначений 129
Список использованных источников 131
Приложение А
Приложение Б
