Закономерности процесса культивирования аэробных микроорганизмов в одно- и двухсекционном биореакторе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Харитонова, Людмила Юрьевна

• Харитонова, Людмила Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Харитонова, Людмила Юрьевна

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Классификация биотехнологических процессов.

1.2. Обзор кинетических зависимостей.

1.3. Аппаратурное оформление процессов глубинного культивирования микроорганизмов

1.4. Математические модели роста микроорганизмов в биореакторах.

1.5. Элементы качественной теории исследования дифференциальных уравнений.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. ДИНАМИКА ФЕРМЕНТЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (КИНЕ

ТИКА MOHO - MOHO).

2.1. Математическая модель динамического режима ферментера

2.2. Стационарные состояния ферментера.

2.3. Чувствительность информационных каналов ферментера.

2.4. Расчет степени устойчивости процесса культивирования.

2.5. Влияние управляющих воздействий на степень устойчивости процесса культивирования.

2.6. Качественное исследование системы культивировалия.

2.7. Выводы.

3. РЕЖИМЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ ОГРА

НИЧЕНИЯХ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРЕМЕННЫЕ.

3.1. Стационарные состояния процесс а культивирования в биореакторе при ограничении w>0,2wv.

3.2. Стационарные состояния процесса культивирования в биореакторе при ограничениях w>0,2w? и sk< 0,25.

3.3. Стационарные состояния процесса культивирования в биореакторе в условиях ограничений w>0,2m?, ек < 0,25 и у0>2.

3.4. Выводы.

4. ДИНАМИКА ФЕРМЕНТЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (КИНЕ

ТИКА ЭНДРЮС А - MOHO).

4.1. Математическая модель динамического режима ферментера

4.2. Стационарные состояния ферментера.

4.3. Расчет степени устойчивости процесса культивирования.

4.4. Качественное исследование системы культивирования.

4.5. Выводы.

5. ДИНАМИКА ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ В СЕКЦИОННОМ

ФЕРМЕНТЕРЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ.

5.1. математические модели первой и второй секций ферментера

5.2. Стационарные состояния секционного ферментера.

5.3. Сравнение различных соотношений объемов секций ферментера

5.4. Расчет степени устойчивости процесса в секционном ферментере

5.5. Выводы.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности процесса культивирования аэробных микроорганизмов в одно- и двухсекционном биореакторе»

Глубинное культивирование аэробных микроорганизмов используется в промышленности для выращивания обогащенной белком биомассы клеток, используемой, например, в качестве кормовых добавок к рациону животных и птиц, а также при последующем получении аминокислот, витаминов и других биологически активных веществ. Такие процессы создают возможности получения целевых продуктов с помощью доступных и возобновляемых ресурсов при сравнительно низком энергопотреблении.

В непрерывных процессах культивирования обычно реализуют условия, в которых обеспечивается наибольшая продуктивность по биомассе. Однако для выбора режима культивирования необходимо оценивать также устойчивость и степень устойчивости процесса. Отсутствие таких данных может привести к выбору рабочих режимов с низкой степенью устойчивости, когда продолжительность динамического режима биореактора велика. В течение переходного процесса изменение технологических условий культивирования может привести к замедлению процесса роста клеток и, как следствие, к снижению количества и качества получаемой биомассы. Поэтому, при выборе рациональных режимов культивирования, необходимо учитывать степень устойчивости процесса и качественно оценить динамику его поведения. Такой комплексный подход к исследованию непрерывных процессов глубинного культивирования, когда наряду с определением продуктивности, учитывались и динамические свойства процесса, до настоящего времени не нашел широкого распространения. Однако применение подобного подхода позволит выбрать рабочий режим с лучшими динамическими показателями при разработке рациональных технологических схем процессов культивирования с целью повышения качества вырабатываемой продукции.

Условия и возможности практической реализации культивирования приводят к необходимости введения ограничений на допустимые значения технологических параметров и управляющих воздействий. Так, в ряде процессов обеспечивают определенный запас кислорода в культуральной среде, а также щадящие условия перемешивания с тем, чтобы повысить стабильность технологических режимов и качество биомассы. Одним из инженерных приемов повышения степени использования субстрата является секционирование рабочего пространства биореактора. При этом важно выявить более эффективный, с точки зрения достаточной степени устойчивости, вариант секционирования биореактора.

Приведенные обстоятельства определяют применение в данной работе комплексной стратегии исследования процессов культивирования, когда совместно изучаются статические и динамические характеристики процесса, как актуальную научную и практическую задачу. Для иллюстрации такого подхода были исследованы непрерывные процессы глубинного культивирования аэробных микроорганизмов с кинетическими зависимостями двух типов (с кинетикой, учитывающей лимитирование роста клеток субстратом и кислородом, а также кинетикой, определяющей ингибирование роста субстратом), характеризующих специфику протекания процесса; при ограничениях, обусловленных физиологией аэробных клеток и особенностями технологической реализуемости процесса; при проведении процесса в двухсекционном биореакторе, с целью выбора более эффективной аппаратурной схемы.

Для решения поставленной задачи были составлены и приведены к безразмерному виду математические модели этих процессов, по которым были определены стационарные режимы и влияние основных управляющих воздействий. При исследовании динамических свойств процесса методом качественной теории дифференциальных уравнений, исходные нелинейные модели были линеаризованы, что позволило исследовать особенности динамического поведения и степень устойчивости процесса в различных технологических режимах. На основе проведенных расчетов, были даны рекомендации по выбору технологического режима с инженерных позиций.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В современном мире биотехнология включена в число приоритетных национальных программ исследований и развития индустриальных стран [187]. В [35] промышленная биотехнология определяется, как наука о получении ценных продуктов с применением микроорганизмов. Продукты биотехнологических производств используются в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и во многих других областях. Ход исторического развития научных исследований в области микробиологии можно проследить в работах [151, 157, 166]. Монография Моно [166] способствовала формированию теории непрерывного культивирования хемостатного типа [84, 165]. С середины 20 века отмечается интенсивное развитие методов культивирования микроорганизмов, среди которых особое место занимают процессы с участием аэробных клеток.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Харитонова, Людмила Юрьевна

ВЫВОДЫ

1. На основе качественного исследования динамики непрерывного процесса культивирования, в котором рост аэробных микроорганизмов лимитируется субстратом и кислородом, установлено, что в диапазоне скоростей 0<5<3В, режим образования биомассы устойчив. При скоростях превышающих скорость вымывания, реализуется устойчивое вымывание культуральной жидкости из биореактора.

2. Показано, что интенсификация массопередачи ек позволяет уменьшить рассогласование между режимами максимальной продуктивности по биомассе 8п и максимальной степени устойчивости 3К. Определено, что при малых величинах гк рабочий режим следует выбирать между значениями 8К и ёь с учетом весовых коэффициентов, определяемых методом экспертных оценок; в условиях высокой интенсивности перемешивания - исходя из условия получения максимальной продуктивности. Выявлено, что в исследуемом процессе интенсивность подвода кислорода к клеткам является более важным фактором, чем изменение концентрации субстрата в питательном потоке уо.

3. Определено, что область технологических режимов процесса, в которой соблюдаются ограничения \рАрр> 0,2, ек<0,25 и уо > 2, представляет собой односвязный многогранник, грани которого определяются значениями

3=0, 3=8в, уо=2, 3/0=10, £¿=0 и £¿=0,25 и поверхностью ек=£(3,уо), которой р соответствует концентрация растворенного кислорода у/Ли =0,2. В пределах многогранника определены комбинации управлений, при использовании которых наблюдается различная продуктивность процесса.

4. На основе изучения статических и динамических характеристик процесса с ингибирующим влиянием субстрата выявлено, что режимы максимальной продуктивности Зп и максимальной степени устойчивости 4 находятся в области 0<3<3в, а в области 3в<3<8т продуктивность и степень устойчивости принимают меньшие значения; в качестве рабочих рекомендуется выбирать режимы в области скоростей протока 0<£)</)в.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Харитонова, Людмила Юрьевна, 2003 год

1. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний, 2-е изд. -М.: Физматгиз, 1959. 926 с.

2. Андронов А.А, Леонтович Е.А., Гордон И.И., Майер А.Г. Качественная теория динамических систем второго порядка. М.: Наука, 1966. - 568 с.

3. Андронов А.А, Леонтович Е.А., Гордон И.И., Майер А.Г. Теория бифуркаций динамических систем на плоскости. М.: Наука, 1967. -487 с.

4. Анищенко B.C. Устойчивость, бифуркации, катастрофы//Соросовский образовательный журнал. №6, 2000. - с. 105 - 109.

5. A.c. № 2012593 (РФ), МКИЗ С12 М1/4. Аппарат для выращивания микроорганизмов/Войнов H.A., Николаев H.A., Коновалов Н.М.// БИ, №9, 1994.

6. A.c. № 557761 (СССР), С12М1/06 Устройство для аэрации и перемешивания жидкости в ферментере/Тараканов П.А., Мельникова Э.И.//БИ, №9, 1990.-3 с.

7. Базыкин А.Д., Кузнецов Ю.А., Хибник А.И. Бифуркационные диаграммы динамических систем на плоскости. Пущино: ОНТИНЦБИ, 1985. - 56с.

8. Базыкин А.Д., Кузнецов Ю.А., Хибник А.И. Портреты бифуркаций (Бифуркационные диаграммы динамических систем на плоскости)// Математика, кибернетика. М.: Знание, №3, 1989. -48с.

9. Баснакьян И. А., Бирюков В. В., Крылов Ю. М. Математическое описание основных закономерностей процесса культивирования микроорганизмов// Итоги науки и техники. Микробиология. Т. 5, 1976. -с. 5-75.

10. Баутин H.H., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, 2-е изд. М.: Главредфизматлит, 1990. -488 с.

11. Безбородов А.М. Биотехнология продуктов микробного синтеза. М.: Агропромиздат, 1990. - 334с.

12. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. М.: Мир, 1989. - Т. 1, 692 е., Т. 2, 590 с.

13. Бекер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. М.: Агропромиздат, 1990. -334с.

14. Белотелов Н.В., Саранча Д.А. Линейный анализ устойчивости двухуровневых систем с диффузией// Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, Т. 7, 1985.-е. 179- 195.

15. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования, 3-е изд. М.: Наука, 1975. - 768 с.

16. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. М.: Наука, 1985. - 296 с.

17. Бирюков В.В., Штоффер Л.Д. Сравнительный анализ механизмов влияния перемешивания на биохимические процессы при культивировании микроорганизмов //Микробиологическая промышленность. -№2, 1970. -с. 21- 34.

18. Блохина И.Н., Огарков В.И, Угодчиков Г.А. Управление процессами культивирования микроорганизмов. Горький, Волго-Вятское книжное изд., 1983.- 163 с.

19. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1969. - 564 с.

20. Быков В. А., Саруханов А. А. Оборудование микробиологических производств. М.: Колос, 1993. -384 с.

21. Васильев H.H., Амбросов В.А., Складнев A.A. Моделирование процессов микробиологического синтеза. М.: Лесная промышленность, 1975.-344 с.

22. Виестур У.Э. Аэрация и перемешивание в процессах культивирования микроорганизмов. М.: Главмикробиопром, 1972. - 68с.

23. Виестур У.Э., Кристапсонс М.Ж., Аугусткалне М.К. Ферментационная аппаратура. Рига: Зинатне, 1980. - 169 с.

24. Виестур У.Э., Кузнецов A.M., Савенков В.В. Системы ферментации. -Рига: Зинатне, 1986. 368 с.

25. Виестур У.Э., Швинка Ю.Э., Рикманис М.А. Биоэнергетика и аппаратурные аспекты создания энергосберегающих систем ферментации//Биотехнология. Т. 4, №2, 1988. - с. 235 - 245.

26. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич A.B. Биотехнология: Биологические агенты, технологии, аппаратура. Рига: Зинатне, 1987. -263 с.

27. Винаров А.Ю. Исследование структуры потоков и математическое моделирование промышленного биореактора//Биотехнология. Т.З, №5, 1987.-с. 667-671.

28. Винаров А.Ю. Моделирование и оптимизация процесса выращивания биомассы. Дисс.канд. техн. наук. -М.: РХТУ, 1973. 188 с.

29. Винаров А.Ю., Гордеев JI.C. Расчет и оптимизация каскадной схемы для процесса культивирования микроорганизмов// Микробиологическая промышленность. №1, 1971. - с. 15 - 19.

30. Винаров А.Ю., Кафаров ВВ., Гордеев JI.C. Перемешивание на микро- и макроуровнях в процессах ферментации. М.: ОНТИТЭИмикробиопром, 1974. 73 с.

31. Винаров А.Ю., Кафаров В В., Шерстобитов В.В. Ферментеры колонного типа для микробиологических производств. М., 1976. - 48с.

32. Войнов Н. А., Степень Р. А., Воронин С. М., Буйко Д. В. Улучшение экологичности и повышение эффективности химических производств// Химия растительного сырья. Барнаул, Алтайский государственный университет, №1, 1998. - с. 33 - 43.

33. Вольтер Б. В., Сальников И. Е. Устойчивость реясимов работы химических реакторов. -М.: Химия, 1981. 198 с.

34. Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование. М.: Наука, 1976.-286 с.

35. Воробьева Л.И. Промышленная микробиология. М.: Изд. МГУ, 1989. -293с.

36. Гапонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств. -М.: Лесная и пищевая промышленность, 1981. 240 с.

37. Глущук Л.П. Аппаратурно-технологическое оформление процессакультивирования спирулины. Дисс. канд. техн. наук. М.:1. МИХМ, 2000. 129 с.

38. Голгер Л.И. Методы интенсификации технологических процессов и техники производства ферментных аппаратов. М.: ОНТИТЭИмикробиопром, 1984. -52с.

39. Гололобов А.Д., Голубев И.Н. Макрокинетика углеводородного типа питания микроорганизмов// Микробиологическая промышленность. -№3, 1970. с. 14 - 22.

40. Городецкий В.И., Захарин Ф.М., Розенвассер E.H., Юсупов P.M. Методы теории чувствительности в автоматическом управлении. Л.: Энергия, 1971.-344 с.

41. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: в 3-х томах, том 2 /Под ред. Р. Сопера. М.: Мир, 1990. - 325 с.

42. Гуревич Ю.Л. Устойчивость и регуляция размножения в микробных популяциях. Новосибирск: Наука, 1984. - 160 с.

43. Дорошенко М.И., Гапонов К.П. Моделирование и масштабирование процессов микробного синтеза. М.: МТИПП, 1984. - 102 с.

44. Еникеев Ш. Г. Математическое описание и моделирование процесса промышленного микробиологического синтеза белка из углеводородов нефти. Дисс.канд. техн. наук,- М.: МИХМ, 1966. 210 с.

45. Еникеев Ш.Г., Зиновьев О.И. Оптимальное проектирование батареи ферментаторов//Микробиологическая промышленность. №1(85), 1972. -с. 6-11.

46. Еникеев Ш.Г., Кропачев В.Ф., Смирнова M.A./I Инженерные проблемы микробиологического синтеза. М.: ВНИИА, 1969. - с. 238 - 243.

47. Заславский Б.Г., Полуэктов P.A. Управление экологическими системами. М.: Наука, 1988. - 296 с.

48. Иерусалимский Н.Д. Метод проточного культивирования микроорганизмов и возможности его применения //Непрерывное брожение и выращивание микроорганизмов. М.: Пшцепромиздат, 1960. - с. 9 - 20.

49. Иерусалимский Н.Д., Неронова Н.М. Количественная зависимость между концентрацией продуктов обмена и скоростью роста микроорганизмов. ДАН СССР, Т. 161, №6, 1965. - с. 1437 - 1467.

50. Калюжный М.Я., Боборенко З.А. Простая управляемая подача питания при непрерывном выращивании кормовых дрожжей // Управляемый биосинтез. -М.: Наука, 1966. с. 362 - 366.

51. Калюжный М.Я., Болондзь Г.В. Выживаемость и продуктивность дрожжей при непрерывном сбраживании древесных гидролизатов //Микробиология. -Т. 28, №3, 1959. с.427 -432.

52. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1990. -272 с.

53. Кантере В.М., Крылов Ю.М., Баснакьян И.А., Файкин И.М. и др. К теории управления процессами культивирования микроорганизмов// Микробиологическая промышленность. №6, 1970. - с. 1 - 16.

54. Карпов A.M. Лялин В.А., Свитцов A.A. Состояние и перспективы мембранной техники в микробиологической, медицинской и пищевой отраслях промышленности//Биотехнология. Т. 5, №3, 1989. - с. 260 -276.

55. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование биохимических реакторов. -М.: Лесная промышленность, 1979. 344 с.

56. Кольцова Э.М., Гордеев Л.С. Методы синергетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1999. 253 с.

57. Кольцова Э.М., Третьяков Ю.Д., Гордеев Л.С., Вертегел A.A. Нелинейная динамика и термодинамика необратимых процессов в химии и химической технологии. М.: Химия, 2001. - 408 с.

58. Коновалов Н.М., Войнов H.A., Марков В.А., Николаев H.A. Массоотдача при свободном стекании пленки жидкости по наружным и внутренним поверхностям труб//Теоретические основы химической технологии. -№3, 1993,- с. 309 314.

59. Красникова J1.B. Управляемое культивирование лактобактерий в биотехнологии препаратов и продуктов питания. Автореф. дисс. докт. техн. наук С.-Пб., Академия холода и пищевых технологий, 1998 г. -40 с.

60. Крылов Ю.М., Кантере В.М., Баснакъян И. А. Аналитическое определение вида уравнений кинетики роста популяций микроорганизмов на основе кинетики ферментативного катализа //Микробиологический синтез. № 9-10, 1969. - с. 38 - 43.

61. Крючкова А.П., Воробьева Г.И. Последовательность в использовании гексоз и пектоз дрожжами //Гидролизная и лесохимическая промышленность. Т. 15, №2, 1962. - с.5 - 7.

62. Левич А.П. Понятие устойчивости в биологии. Математические аспекты// Человек и биосфера. М.: Изд. Московского университета, №1, 1976. - с. 138- 174.

63. Локшин Б.Я., Чирков И.М. Математическая модель динамики хемостатной микробной популяции при частых мутациях по константе насыщения//Биотехнология. №2, 1986. - с. 108 - 113.

64. Лосев М.Н. Установка для глубинного культивирования аэробных микроорганизмов//Прикладная биохимия и микробиология. Т. 6, №3, 1970.-с. 348-351.

65. Малек И., Фенцель 3. Непрерывное культивирование микроорганизмов. М.: Пищевая промышленность, 1968. - 346 с.

66. Манаков М.Н., Кузнецов А.Е., Марквичев Н.С., Свитцов A.A. Мембранные биореакторы в биотехнологии//Биотехнология. Т.4, №2, 1988.-с. 165 - 175.

67. Мееров М.В., Дианов В.Г. Теория автоматического регулирования и авторегуляторы. М.: Изд. нефтяной и горно-топливной литературы, 1963.-416 с.

68. Морозов А.М., Рабинович М.Л., Клесов A.A. Биотехнология непрерывного ферментативного гидролиза целлюлозы// Биотехнология. -№4, 1986.-с. 71-81.

69. Музыченко J1. А. Применение математических моделей для описания роста и процессов биосинтеза, происходящих в популяции микроорганизмов//У правление биосинтезом микроорганизмов. -Красноярск, 1973. с. 45 -47.

70. Музыченко Л.А., Гуркин В. А., Кантере В. М. Влияние физико-химических факторов культивирования на процессы микробиологического синтеза// Математическое моделирование микробиологических процессов. Пущино-на-Оке, 1973. - с.206 -233.

71. Музыченко Л.А., Гуркин В.А., Кантере В.М., Минкевич И.Г. О температурной зависимости кинетики процесса микробиологического синтеза // Микробиологическая промышленность. №5, 1971.-е. 10 -14.

72. Музыченко Л.А., Проценко Л. А. Математическая модель гетерофазного микробного синтеза // Микробиологическая промышленность. Т. 6, 1970.- с.21 -25.

73. Назаренко В.Г., Сельков Е.Е. Автоколебательные режимы роста клеточной популяции// Математическое моделирование микробиологических процессов. Пущино-на-Оке, 1973. - с. 113 - 119.

74. Николаев H.A., Войнов H.A. Закономерности гидродинамики и массопереноса в турбулентных пленках жидкости //Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. -№12, 1991с. 3 25.

75. Николаев H.A., Войнов H.A., Марков В.А., Гаврилов A.B. Экологически чистая технология промышленного производства микробного синтезаУ/Биотехнология. № 3, 1993. - с. 23 - 24.

76. Николаев П.И., Соколов Д.П. Кинетическая зависимость процесса культивирования микрооргангомов//Прикладная биохимия и микробиология. -Т. 4, №4, 1968. с. 365 - 372.

77. Новиков B.C. Гомогенизация и диспергирование в современной технологии //Промышленная теплотехника. Т. 11, №4, 1989. - с. 11- 23.

78. Новиков B.C. Импульсные процессы переноса в гетерогенных системах//Промышленная теплотехника. Т. 12, №2, 1990. - с. 23 - 39.

79. Новиков B.C. Тепломассоперенос при ферментации// Микробиологическое производство. М.: Медбиоэкономика, №9, 1991. - 36 с.

80. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: в 2-х книгах, книга 1/ Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др.; под ред. Айнштейна В.Г. М.: Химия, 2000. - 888 с.

81. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. - 740 с.

82. Олешко А.В. Математическая модель роста бактерий с учетом процесса ингибирования продуктами лизиса клеток //Динамика биологических популяций. Горький, 1983. - с. 86- 93.

83. Перов B.JI. Основы теории автоматического регулирования химико-технологических процессов. М.: Химия, 1970. - 352 с.

84. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М. : Мир, 1978-331с.

85. Печуркин Н.С. О некоторых задачах моделирования процессов периодического и непрерывного культивирования микроорганизмов // Математическое моделирование микробиологических процессов. -Пущино-на-Оке, 1973. с. 170 - 175.

86. Печуркин Н.С., Позмогова И.Н., Терсков И.А. Регулирование процесса непрерывного культивирования изменением рН среды//Прикладная биохимия и микробиология. Т.5, №2, 1969. - с. 158 - 163.

87. Печуркин Н.С., Терсков И.А. Автоселекционные процессы в непрерывной культуре микроорганизмов. Новосибирск: Наука, 1973. -64 с.

88. Печуркин Н.С., Терсков И.А. Анализ кинетики роста и эволюции микробных популяций. Новосибирск: Наука, 1975. - 215 с.

89. Подгорский B.C., Иванов В.М. О двойном субстрат кислородном лимитировании роста метанолоокисляющих дрожжей/УПрикладная биохимия и микробиология. -№3, 1975. - с. 326 - 330.

90. Полоцкий JIM., Лалшенков Г.И. Автоматизация химических производств. М.: Химия, 1982. - 296 с.

91. Полуэктов P.A., Пых Ю.А, Швытов И. А. Динамические модели экологических систем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 288 с.

92. Пых Ю.А. Равновесие и устойчивость в моделях популяционной динамики. М.: Наука, 1983. - 182 с.

93. Работнова И.Л., Позмогова И.Н. Хемостатное культивирование и ингибирование роста микроорганизмов. М. : Наука, 1979. - 207 с.

94. Ржичица Я. Техника непрерывного культивирования микроорганизмов //Непрерывное брожение и выращивание микроорганизмов. М.: Пшцепромиздат, 1960. - с. 20 - 28.

95. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологических продукционных процессов. Изд. Московского университета, 1993. -300 с.

96. Рикманис М.А., Ванагс Ю.Я., Виестур У.Э. Определение показателей перемешивания среды в биореакторах//Биотехнология. №1, 1987. - с. 70 - 78.

97. Розенвассер E.H., Юсупов P.M. Чувствительность систем управления. -М : Наука, 1981.-464 с.

98. Романовский Ю.Я., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика. М.: Наука, 1984. - 304 с.

99. Романовский Ю.Я., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическое моделирование в биофизике. М.: Наука, 1975. - 344 с.

100. Рубин А.Б. Кинетика биологических процессов//Соросовский образовательный журнал. -№10, 1998. с. 84-91.

101. Рубин А.Б., Пытьева Н.Ф., Ризниченко Г.Ю. Кинетика биологических процессов. М.: Изд. МГУ, 1987. - 300 с.

102. Салимов Д. Т. Моделирование и оптимизация ферментационных процессов с распределенными параметрами (на примере производства кормовых дрожжей). Автореф. канд. дисс. Ташкент, Узбекское НПО "Кибернетика" , 1991г. - 21 с.

103. Свирежев Ю.М., Воронков В.П., Попов В.И. Моделирование процесса ферментации при наличии возврата послесепарационной жидкости// Микробный синтез ферментов и получение их препаративных форм. -Рига: Зинатне, 1983. с. 108 - 116.

104. Сенаторова В.Н. Исследование процесса и создание технологиибиосинтеза L триптофана. Дисс.канд. техн. наук. - М.: МГУИЭ,2000.- 156 с.

105. Скороходов A.B. Моделирование процессов ферментации в мембранных биореакторах. Дисс.канд. техн. наук. М. : РХТУ, 2000. - 147 с.

106. Смирнов H.H., Плесовских В.А. Биохимические реакторы. С-Пб.: Химиздат, 1998.- 128 с.

107. Соломаха Г.П., Еремин В.А., Лосев Г.Е. Определение массообменных и гидродинамических характеристик аппаратов для культивирования микроорганизмов//Микробиологический синтез. -№8, 1969. с. 32 - 36.

108. Софенина В.В. Моделирование и оптимизация жидко фазных колонныхбиореакторов непрерывного действия. Дисс. канд. техн. наук. 1. М.: РХТУ, 1990. 169 с.

109. Станишкис Ю. С. Оптимальное управление биотехнологическими процессами. Вильнюс: Мокслас, 1984. - 254 с.

110. Степанова Н.В., Романовский Ю.Я. Классификация математических моделей в микробиологии и методы их исследования// Применение математических методов в микробиологии. Пущино, 1973. - с. 3 - 26.

111. Ш.Тарасова С.С., Упитер Г. Д., Бирюков В. В. Математическая модель влияния двух субстратов на процесс ферментации// Управление микробиологическим синтезом. Красноярск, 1973. - с. 62 - 63.

112. Терсков И.А., Гительзон И.И. Применение непрерывного гшотностатного процесса для управляемого культивирования микроорганизмов// Непрерывное управляемое культивирование микроорганизмов. М.: Наука, 1967. - с. 3 - 13.

113. Файкин И.М., Николаев П.И., Кантере В.М., Цирлин А.М. Анализ режимов непрерывного культивирования микроорганизмов с точки зрения динамических свойств// Микробиологический синтез. №8, 1969. -с.40-45.

114. Федосеев К.Г. Механизм переноса питательных веществ к клетке// Математическое моделирование микробиологических процессов. -Пущино-на-Оке, 1973. с.ЗО - 56.

115. Федосеев К.Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико-фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1969. - 199 с.

116. Фейгин М.И. Бифуркационный подход к исследованию динамической системы//Соросовский образовательный журнал. №2, 2001. - с. 121 -127.

117. Фейгин М.И. Динамические системы, функционирующие в сопровождении опасных бифуркаций//Соросовский образовательный журнал. -№10, 1999. с. 122-127.

118. Хмель И.А., Коршунов И.С. Влияние аэрации на жизнедеятельность микроорганизмов// Прикладная биохимия и микробиология. Т.2, №6, 1966. - с. 714 - 724.

119. Цоглин JI.H., Владимирова М.Г., Семененко В.Е. Математическое и экспериментальное моделирование процесса автоселекции микроводорослей в условиях проточного культивирования//Физиология растений. Т. 17, 1967.-е. 1129- 1139.

120. Цыпкин ЯЗ., Бромберг П.В. О степени устойчивости линейных систем// Известия академии наук СССР, Отделение технических наук. № 2, 1945,- с. 1163 - 1168.

121. Шарифуллин В.Н., Кропачев В.Ф., Литманс Б.А. Анализ динамических свойств биореактора аэробной ферментации/УБиотехнология. Т. 5, № 3, 1989. - с. 363 - 366.

122. Яровенко В.Л., Ровинский Л.А. Моделирование и оптимизация микробиологических процессов спиртового производства. М,: Пищевая промышленность, 1978. - 247 с.

123. Aiba S., Shoda M., Nagatani M. Kinetics of product inhibition in alcohol fermentation// Biotechnology and bioengineering. V. 10, №4, 1968. - p. 845 - 848.

124. Anderson P. A. Continuous recording of the growth of microorganisms under turbidostatic and chemostatic control//The review of scientific instruments -V. 27, №1, 1956.-p. 48-51.

125. Andrews G. A. Mathematical model for the continuous culture of microorganisms utilizing substrates//Bioteclmology and bioengineering. V. 10, 1968.-p. 707-725.

126. Anita S. Optimal harvesting of the nonlinear population dynamics//Applied mathematics and computer sciences. V. 10, №1, 2000. - p. 175 - 176.

127. Bader F.G. Kinetics of double substrate limited growth //Microbial population dynamics. CRC Press, 1982. - p. 1 - 32.

128. Barnes, D., Bliss P.J. Biological control of nitrogen in wastewater treatment. London, E. and F. N. Spoon. Inc., 1983. - 146 p.

129. Barrios-Gonzales J., Tomasini A., Lopez. L. Penicillin production by solid state fermentation// Solid state fermentation in bioconversion of agro-industrial raw materials; Ed. M. Raimbault. Montpellier, ORSTOM , 1988. -p. 39-51.

130. Benefield L., Molz F. A model for the activated sludge process which considers wastewater characteristics, floe behavior and microbial population// Biotechnology and bioengineering. V.26, №4, 1984. - p. 352 - 361.

131. Bergter F. Wachstum von microorganismen. Expérimente und modelle. -Jena, УЕВ Gustav Fisher Verlag, 1972. 384 p.

132. Brauer H. Control and optimization//Biotechnology. V. 2: fundamentals of biochemical engineering; Ed. by Rehm, H.-J., Reed, G. VCH, Weinheim, New York, 1985. - p. 819 - 806.

133. Bryson V., Szybalski, W. Microbial selection // Sciences V.116, 1952. - p. 45-51.

134. Bungay H. R. Growth rate expressions for two substrates one of which is inhibitory/VJoumal of biotechnology. V. 34, 1994. - p. 97-100.

135. Bungay H.R., Clesceri L.S., Andrianas N.A. Autoselection of very rapidly growing microorganisms//Advances in Biotechnology. V. 1, 1981. - p. 235-241.

136. Canale R.P., Lustig T.D., Kehrberger P.M. Experimental and mathematical modeling studies of protozoan predation on bacteria// Biotechnology and bioengineering. -V. 15, №4, 1973. p. 707 - 728.

137. Chemchaisri C., Yamamoto K. Biological nitrogen removal under low temperature in a membrane separation bioreactor // Water Science Technology. V. 28, № 10, 1993. - p. 325-333.

138. Cruickshank S.M., Daugulis A.J., McLellan P.J. Dynamic modeling and optimal fed-batch feeding strategies for a two—phase partitioning bioreactor// Biotechnology and bioengineering V.67, №2, 2000 - p. 224 - 233.

139. D'Adamo P.D., Rozich A.F., Gaudy J.R. Analysis of growth data with inhibitory carbon source// Biotechnology and bioengineering. -V.26, №4, 1984.-p. 397-402.

140. Dettwiler B., Heinzle E., Prenosil J.E. A simulation model for the continuous production of acetone and butanediol using Bacillus subtilis with integrated pervaporation separation//Biotechnology and bioengineering. V. 41, №4, 1993.-p. 791 - 800.

141. Deutsches patent, № 10127869 Al. Bioreactor having at least two reaction chambers/ZHolker U., 2002. 20 p.

142. Doelle H.W., Mitchell D.A., Rolz C.E. Solid substrate cultivation. -London & New York: Elsiever Sci. Publ. ltd., 1992.-466 p.

143. Dostalek M., Hâggstrom M. A filter fermenter apparatus and control equipment // Biotechnology and bioengineering. - V. 24, №9, 1982. - p. 2077-2086.

144. Fenzl Z. A theoretical analysis of continuous culture system//Theoretical basis of continuous culture of microorganisms. Prague, 1958. - 317 p.

145. Gaudy A.F., Ramanathau M., Rao B.S. Kinetic behavior of heterogeneous populations in completely mixed reactors// Biotechnology and bioengineering. -V.9, №3, 1967. p. 387 - 411.

146. Gencer M.A., Mutharasan R. Ethanol fermentation in a yeast immobilized tubular fermentor//Biotechnology and bioengineering. -Y.25, №9, 1983. p. 2243 - 2262.

147. Gray G.C., Wallis D.A. Analysis of the acetone-butanol fermentation relative to bioreactor characteristics// XIII symposium biotechnology and bioengineering. 1983. - p. 371 - 384.

148. Haskell E.F. A clarification of social science//Main currents in modern thought. V.7, 1947. - p. 45 - 51.

149. Herbert D. Continuous culture of microorganisms: some theoretical aspects//Continuous cultivation of microorganisms. A symposium. Prague, 1958.-45p.

150. Herbert D. Some principles of continuous culture//Recent progress in microbiology. Symposium IV. Stockholm, 1958. - p. 381 -396.

151. Hinshelwood C.N. The chemical kinetics of the bacterial cell. Oxford, Clarendon press, 1952. 134 p.

152. Hjortso M.A., Bailey J.E. Steady state growth of budding yeast populations in well-mixed continuous flow microbial reactors//Mathematical biosciences. -V. 60, 1982.-p. 235 -261.

153. Hobson P.N. Rumen bacteria //Methods in microbiology. London: Academic press, 1969. - p. 133 - 149.

154. Imanaka T., Kajeda T., Taguchi H. Optimization of a-galactosidase production in multistage continuous culture of mold //Journal of fermentation technology. -V. 51, №6, 1973. p. 431 -439.

155. Kargi F., Weissman J.G. A dynamic mathematical model for microbial removal of pyritic sulfur from coal// Biotechnology and bioengineering. -V.26, №3, 1984.-p. 604-612.

156. Kida K., Asano S.-I., Yamadaki M., Iwasaki K. Continuous high-ethanol fermentation from cane molasses by a flocculating yeast// Journal of fermentation and bioengineering. -V.69, №1, 1990 p. 39-45.

157. Kluyver A., Perquin L.H.C. Zur methodik der schimmelstofiwechselimtersuchung // Biochemische zeitschrift V. 266, №1, 1933.-p. 68-81.

158. Korean patent, № 00252382 Bl. Balloon-form bioreactor for culturing cells //Lee Y.H., Son S., 2000. 8 p.

159. Kovarova K., Egli T. Growth kinetics of suspended microbial cells: from single-substrate-controlled growth to mixed-substrate kinetics//Microbiology and molecular biology reviews. V. 62, №3, 1998. - p. 646 - 666.

160. Lenas P., Thomopoulos N.A., Vayenas D.V., Pavlou S. Oscillations of two competing microbial populations in configurations of two interconnected chemostats//Mathematical biosciences. V. 148, 1998. - p. 43-63.

161. Li den G. Understanding the bioreactor//Bioprocess and biosystems engineering. V.24, 2002. - p. 273 - 279.

162. Lockhart W.R., Squires R.W. Aeration in the laboratory// Advanced in applied microbiology. V. 5, 1963. - p. 157 - 187.

163. Lotka A.J. Undamped oscillations derived from the law of mass action // Journal of American Chemical Society. -V. 42, 1920. p. 1595 - 1603.

164. Magnusson K.G. Destabilizing effects of cannibalism on a structured predator-prey system//Mathematical biosciences. V. 155, 1999. - p. 61 - 75.

165. Monod J. La technique de culture continue: Theorie et applications // Annales de l'institut Pasteur. Y. 79, 1950. - p. 390 - 410.

166. Monod J. Recherches sur la croissance des cultures bactériennes. -Paris, 1942.-211p.

167. Moser H. The dynamics of bacterial populations maintained in the chemostat. Washington: Carnegie Inst. Publ., 1958. - 160 p.

168. Nagai S., Mori T., Aiba S. Investigation of the energetics of methane-utilizing bacteria in methane- and oxygen-limited chemostat cultures// Journal of Applied Chemistry and Biotechnology. V. 23, №7, 1973. - p. 549 - 562.

169. Nikolaev N.A., Voynov N.A., Markov V.A. Liquid film bioreactors for cell mass production//Acta Biotechnoloqica. №3, 1991p. 205 -210.

170. Nishio N., Kuroda K. Methanogenesis of glucose by defined thermophilic coculture of Clostridium thermoaceticum and Methanosarcina sp./f Journal of fermentation and biotechnology. V. 70, №6, 1990. - p. 398 - 403.

171. Novick A., Szilard L. Description of the chemostat// Science. V. 112, 1950. -p. 715-716.

172. Okada W., Fukuda H., Morikawa H. Kinetic expression of ethanol production rate and ethanol consumption rate in baker's yeast cultivation//Journal of fermentation technology. -V. 59, №2, 1981. p. 103 - 109.

173. Park Y., Davis M.E., Wallis D.A. Analysis of continuous, aerobic, fixed -film bioreactor. I. Steady state behavior// Biotechnology and bioengineering. - V.26, №5, 1984. - p. 457-467.

174. Patent Japan, № 58078580 Apparatus for treating and cultivating anaerobic microorganism //Kudou H. and others., 1983. 3 p.

175. Patent Japan, № 61009278 Method and apparatus for producing continuous microorganism culture product //Kin J., Boku T., 1986. 5 p.

176. Pazoutovâ S., Votruba J., Rehacek Z. A mathematical model of growth and alkaloid production in the submerged culture of Claviceps purpurea!/ Biotechnology and bioengineering. V.23, №12, 1981. -p. 2837 - 2849.

177. Pirt S.J. Principles of microbe and cell cultivation. Blackwell scientific publications. London: Oxford, 1975. - 120 p.

178. Pirt S.J. Prospects and problems in continuous flow culture of microorganisms//Journal of Applied Chemistry and Biotechnology. Y.22, №1, 1972.-p. 55 -64.

179. Powell E.O. Hypertrophic growth //Journal of applied chemistry and biotechnology. 1975, №22. - p. 71 - 73.

180. Raimbault M. General and microbiological aspects of solid substrate fermentation;/Journal of biotechnology. V.l, №3, 1998. - p. 174 - 188.

181. Ramkrishna D. Statistical models of cell populations //Advanced in biochemical engineering. V. 11, 1979. - p. 4 - 19.

182. Ramkrishna D., Fredrickson A.J., Tsuchiya H.M. Dynamics of microbial propagation: models considering inhibitors and variable cell composition//Biotechnology and bioengineering. V. 9, №2, 1967. - p. 129 -170.

183. Ryder D.N., Sinclair C.G. Model for the growth of aerobic microorganisms under oxygen limiting conditions //Biotechnology and bioengineering. -Y.14, №5, 1972.-p. 787-798.

184. Savill N.J., Hogeweg P. Competition and dispersal in predator-prey waves//Theoretical population biology. V. 56, 1999. - p. 243 - 263.

185. Siegel R.S., Ollis D.F. Kinetics of growth of the hydrogen-oxidizing bacterium Alcaligenes cutrophus (ATCC 17707) in chemostat culture// Biotechnology and bioengineering. V. 26, №7, 1984. - p. 764 - 770.

186. Sinclair C.G., Ryder D.N. Models for the continuous culture of microorganisms under both oxygen and carbon limiting conditions// Biotechnology and bioengineering. V.17, №3, 1975. - p. 375 - 398.

187. Singer D. Funding applied research // Bio/technology. V. 12, № 6, 1994. -p. 574-575.

188. Sonsbeek H.M., Verlaan P., Tramper J. Hydrodynamic model for liquid-impeller loop reactors//Biotechnology and bioengineering. V. 36, №9, 1990. -p. 940-946.

189. Standing C.N., Fredrickson A.G., Tsuchiya H.M. Batch and continuous culture transients for two substrate systems//Applied microbiology. V.23, №2, 1972. - p. 354-406.

190. Stenstrom M.K., Poduska R.A. The effect of dissolved oxygen concentration on nitrification//Water research. V.14, 1980. - p. 643 - 649.

191. Stieber R.W., Gerhargt P. Dialysis continuous process for ammonium lactate fermentation: simulated prefermenter and cell-recycling systems// Biotechnology and bioengineering. V.23, №3, 1981. - p. 523 - 533.

192. Sun J., Smets I., Bernaerts K., Van Impe J., Vanderleyden J., Marchai K. Quantitative analysis of bacterial gene expression by using the gusA reporter gene system//Applied environmental microbiology. V. 67, №8, 2001. - p. 3350-3357.

193. Taylor M.A., Pavlou S. and Kevrekidis I.G. Microbial prédation in coupled chemostats: a global study of two coupled nonlinear oscillators//Mathematical biosciences. V. 122, 1994. - p. 25 - 66.

194. Tiller V., Mayerhoff J., Sziele D, Schugerl K., Bellgardt K.-Y. Segregated mathematical model for the fed-batch cultivation of a high-producing strain Pénicillium chrysogenum!I Journal of biotechnology. V. 34, 1994. - p. 119-131.

195. Torres L, Goma G. Characterization of anaerobic microbial culture with high acidogenic activity//Biotechnology and bioengineering. V.23, №1, 1981. -p. 185 -199.

196. Tseng M. M.-C., Phillips C. R. Mixed cultures: commensalisms and competition with Proteus vulgaris and Saccharomyces cerevisiae// Biotechnology and bioengineering. V.23, №7, 1981. - p. 1698 - 1711.

197. United States Patent, № 5075234. Fermenter/bioreactor systems having high aeration capacity //Tunac J., 1988. -10 p.

198. United States Patent, № 5116506. Support aerated biofilm reactor //Williamson K. J., Woods S„ Strand S. E., 1992.

199. United States Patent, № 5443985. Cell culture bioreactor//Lu G.S., Gray M.R., Thompson B.G., 1995. -8 p.

200. United States Patent, № 6001642. Bioreactor and cell culturing processes using the bioreactor//Tsao Y.D., 1998. -9 p.

201. United States Patent, № 6444437. Process for the production of nutritional products with microorganisms using sequential solid substrate and liquidfermentation // Sporleder R. A, Linden J. C., Schroeder H. A., Johnson D., 2002. 19 p.

202. Vavilin V.A., Vasiliev V.B. Experiments with ecosystem adaptation model of biological treatment// Acta hydrochimica et hydrobiologica. V. 15, № 6, 1987.-p. 665-668.

203. Yiesturs U.E, Berzins A.J, Toma M.K. Mass-transfer and shear effects in bioreactors at increased concentrations of solids//Proc. 3rd Europ. Congress on biotechnology. Munchen, V.2, 1984. - p. 293-297.

204. Waniewski J. Spatial heterogeneity and local oscillation phase drifts individual-based simulations of a prey-predator system//Appiied mathematics and computer sciences. -V. 10, №1, 2000. -p. 175 176.

205. Willis A.T. Techniques for the study of anaerobic, spore-forming bacteria//Methods in microbiology. London: Academic press, 1969. - p. 80 - 115.

206. Wolkowicz G. S. K., Xia H. Global asymptotic behavior of a chemostat model with discrete delays//Journal of Applied Mathematics. V.57, №4, 1997.-p. 1019- 1043.

207. Yamane T., Kishimoto M., Yoshida F. Semi-batch culture of methanol-assimilating bacteria with exponentially increased methanol feed// Journal of fermentation technology. V. 54, №4, 1976. - p. 229 - 240.

208. Zwietering Th. N. The degree of mixing in continuous flow systems//Chemical engineering sciences V. 11, № 1, 1959. - p. 1 - 15.