Кинетика сбалансированного роста

Моделирование и анализ кинетики роста популяций клеток мы начнем с неструктурированных моделей, в которых биофаза характеризуется только величиной клеточной массы или численной концентрацией. Суммарную скорость роста клеточной массы r_х часто выражают как µх, где х — клеточная масса в единице объема культуры, µ — удельная скорость роста клеток, выраженная в единицах обратного времени. В этих параметрах уравнение материального баланса клеточной массы для ПРПП в стационарном состоянии будет выглядеть следующим образом:

Часто поступающий в проточный реактор поток раствора питательных веществ состоит только из стерильного питательного вещества, так что X_f=0. В таком случае из уравнения (7.8) следует, что отличная от нуля популяция клеток может существовать в стационарном состоянии только при D=µ т. е. тогда, когда удельная скорость клеточного роста равна скорости разведения. Если выполняется условие уравнения (7.9), то при стерильном питательном веществе уравнение (7.8) уже не определяет х. Неопределенность уровня популяции была подтверждена в экспериментах с культурой Bacillus linens в проточном реакторе.

В этих экспериментах стационарное состояние было достигнуто через 6 ч (рис. 7.4), после чего культуру подвергали двум последовательным разведениям, при которых часть содержимого реактора, состоящего из популяции клеток и среды, удаляли и замещали чистой средой. После каждого такого разведения через некоторое время в системе устанавливалось новое стационарное состояние, характеризующееся иной концентрацией клеточной массы.