Но влияние гидродинамики заключается не только в этом и в условиях смешения диспергирования дисперсной фазы, что нельзя учесть уравнениями классической гидродинамики.

Исходя из этого рассмотрим многофазные системы.

Принцип вывода уравнения сохранения массы для многофазных систем с химическими реакциями и фазовыми переходами

Ранее мы рассматривали структуру ХТП и отметили, что она должна включать детерминировано-стохистические составляющие.

Детерминированные составляющие модели были нами рассмотрены как при моделировании типа реакторов, так и при составлении химических реакций и теплообмена с окружающей средой.

Совместное описание ХТП на основе

детерминировано-стохистических составляющих рассмотрим на примере многофазных систем.

К характерным многофазным системам (газ-жидкость, жидкость-жидкость, жидкость-твердые частицы, газ-твердые частицы) с химическими реакциями и фазовыми переходами обычно относятся следующие: процессы полимеризации;

массовой кристаллизации;

адсорбции;

экстракции;

ректификации;

грануляции;

Сушки.

Для таких систем характерен полный комплекс физико-химических эффектов, составляющих иерархичную структуру ФХС.

При исследовании многофазной системы принимаются следующие допущения:

Система двухфазная. Первая фаза несущая (сплошная), вторая дисперсная, в виде дискретных разного размера включений (капель, пузырей, твердых частиц).

Каждая фаза представляет собой гомогенную связь компонентов, в объеме протекают N линейно-независимых химических реакций и фазовые переходы.

Размеры включений много больше молекулярных расстояний.

Расстояние, на котором параметры системы меняются много больше характерных размеров включений.

Физико-химические особенности ферментационной среды.

В случае рассмотрения ферментационной среды в ней имеются свои особенности, хотя и протекают также в многофазной ферментационной среде.

Многофазная система включает:

1. Пузыри газа (окружающий газ – источник кислорода)

2. Культуральная жидкость (источник питательных солей углеродсодержащего субстрата)

Квазитвердая фаза (клетки – продуценты биомассы)

В среде обитания микробных клнток находятся:

Продукты клеточного метаболизма

Минеральные соли

Поверхностно-активные соединения

Ра звивающиеся клетки могут находится в ферментативной среде в различных физических состояниях:

В виде отдельных особей

В адсорбированном виде на газовых пузырях

В виде клеточных скоплений агломератов

Клеточные агломераты

Газовые пузыри

Углеводороды

Воздушные

Агломераты Агломераты клеток,

Пузырей, углеводородов

Вид существования клеток оказывает значительное влияние на условия их жизнеобитания и, следовательно, на показатели процесса ферментации.

В ранних работах исследователей считалось, что клетки находятся в гомогенно перемешанной среде, сейчас доказано, что имеются крупномасштабные скопления (агрегаты), особенно при проведении процесса культивирования в биохимических реакторах большого объема.

Образование клеточных агломератов и глобул может осуществлятся в результате процессов:

Коагуляции

Флокуляции

Коалесценции