| Аннотацiя: |
Разработана математическая модель процесса массообмена при культивировании сине-зеленых микроводорослей в фотобиореакторе пленочного типа при следующих упрощающих допущениях: накопление биомассы в суспензии определяется однопараметрической диффузионной моделью, учитывающей в общем случае распределение компонентов питания и микробных клеток по высоте трубок пленочного биореактора; структура потока истечения суспензии представлена уравнением, аналогичным уравнению молекулярной диффузии; параметром диффузионной модели служит коэффициент продольного перемешивания или коэффициент турбулентной диффузии. В соответствии с законом сохранения массы составлено уравнение материального баланса, учитывающее накопление вещества в рассматриваемом элементе прозрачной трубки за счет разности между входящими и выходящими потоками культуральной жидкости. Использовано кинетическое уравнение, учитывающее влияние условий культивирования популяций микроводоросли и взаимовлияние клеток, или эффект тесноты, что приводит к недостатку субстрата отдельным клеткам. Коэффициенты уравнения характеризуют максимальную скорость роста клеток в популяции как при отсутствии их взаимодействия, так и при взаимовлиянии клеток вследствие недостатка питательных веществ и ингибирования продуктами метаболизма с учетом эффекта торможения потенциально возможной скорости роста культуры. Совместным сочетанием методов Галёркина и конечных элементов получено аналитическое решение. Идентификация параметров предлагаемой модели по экспериментальным данным позволила получить удовлетворительную сходимость результатов моделирования и использовать их для управления технологическими параметрами. Предложен алгоритм управления фотоавтотрофным биосинтезом в пленочном биореакторе. |
