細(xì)胞循環(huán)硅橡膠膜生物反應(yīng)器連續(xù)乙醇發(fā)酵動力學(xué)模型研究.pdf

1、硅橡膠復(fù)合膜能選擇性透過乙醇,且具有對微生物無毒害等特點,適合處理實際發(fā)酵液.該研究基于細(xì)胞生長更新和產(chǎn)物原位分離的概念設(shè)計了細(xì)胞循環(huán)硅橡膠膜生物反應(yīng)器.通過把發(fā)酵過程與硅橡膠膜滲透汽化分離產(chǎn)物乙醇的過程耦合,使發(fā)酵液中乙醇維持低濃度以減輕或消除產(chǎn)物抑制效應(yīng),同時通過沉降分離使細(xì)胞持續(xù)生長而保持活性,從而實現(xiàn)微生物生長與產(chǎn)物代謝兩個平行反應(yīng)的平衡.在發(fā)酵動力學(xué)和膜傳質(zhì)動力學(xué)基礎(chǔ)上建立的耦合動力學(xué)數(shù)學(xué)模型反映了膜生物反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)、產(chǎn)物和細(xì)

2、胞質(zhì)量的動態(tài)變化規(guī)律.通過對耦合動力學(xué)模型的分析發(fā)現(xiàn),模型對反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)胞濃度和乙醇濃度的預(yù)測較準(zhǔn)確,而由于誤差積累的原因?qū)ζ咸烟菨舛阮A(yù)測不夠理想.反應(yīng)器運行達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,細(xì)胞濃度取決于發(fā)酵動力學(xué)常數(shù)以及操作參數(shù)葡萄糖補充速率和細(xì)胞排出速率,與滲透汽化部分的操作無關(guān).穩(wěn)態(tài)乙醇濃度主要受到膜傳質(zhì)動力學(xué)常數(shù)和操作參數(shù)的影響,而與細(xì)胞生長常數(shù)無關(guān).所有的動力學(xué)常數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、和操作參數(shù)都會影響到穩(wěn)態(tài)葡萄糖濃度的大小.為使反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)運行,細(xì)胞排除