Кимёвий технология асосий жараён ва курилмалари

6.2. Fermentatsiya jarayoni kinetikasi

Sanoatdagi qo`llaniladigan ko`pchilik mikroorganizmlar geterotroflardir, ya’ni ular o`zlarining hayot faoliyoti uchun uglerodning organik manbalaridan foydalanadilar.

Mikroorganizmlar o`zlarining hayoti jarayonida o`z hujayralaridagi murakkab tuzilmalarni jalb qilgan holda, turli xil vazifalarni amalga oshiradilar.
Hujayra devori, stitoplazmatik membrana, stitoplazma va uning kiritmalari, hamda yadrodan iborat.
Hujayra mikroorganizmlarning hayoti davomida ham miqdor, ham sifat o`zgarishlarini o`z boshidan kechiradi: o`sadi, kimyoviy tarkibi, morfologiyasi o`zgaradi, ko`payadi, spora hosil qiladi va nihoyat o`ladi.
M ikroorganizmlarning o`sishini ko`rsatuvchi an’anaviy egri chiziq 6.3-rasmda keltirilgan. Chizmadagi birinchi faza – lag-faza (logarifmik faza) deyiladi, ya’ni bu fazada hujayralar o`smaydi. Ushbu fazada (I bosqich) ekilgan mikroorganizmlar tashqi muhitga moslashadi va muhitga o`zidan fermentlar ajratadi. Bu fermentlar joriy ozuqaviy muhitda hujayralarni o`sishiga yordam beradi. II bosqich eksponenstial faza deb ataladi. Ushbu fazada hujayralar imkoni boricha maksimal yuqori tezlikda ko`paya boshlaydi.
Bu fazaning davomiyligi muhitdagi ozuqa moddalar zahirasining hajmiga, muhitning aralashib turish darajasiga (kislorodni hujayralarga etib borishi uchun, mikroblarni o`stirish maxsus tebranuvchi uskunada, silkitib turiladi),
hujayrani kislorod bilan ta’minlanish tezligiga, ya’ni aerastiyaning samaradorligiga bog`liq.
Muhitda mikroorganizmlar biomassasining ortishi bilan undagi ozuqa moddalar miqdori kamayadi va massa almashinish jarayonining mahsulotlari to`planadi va kislorodning hujayra bilan massa almashinish jarayoni susayadi. Bu ko`rsatib o`tilgan o`zgarishlar natijasida mikroorganizmlarning o`sish darajasi pasayadi (III bosqich). Jarayon davom etgan sari muhitdagi ozuqa moddalar kamayib, ular o`rnini mikroorganizm metabolitlari (hayot chiqindilari) qoplaydi va oqibatda hayot to`xtaydi. Bu jarayon IV bosqich yoki turg`un faza deb ataladi. V bosqichda mikroorganizmlar soni keskin ravishda pasayadi va u o`lim bosqichi deb nomlanadi.
Mikroorganizmlar ko`payishining kinetikasini bayon qilish uchun umumiy va solishtirma o`sish tezligidan foydalaniladi. Mikroorganizm massasining umumiy o`sish tezligi [kg/(m³s)], biomassa dM ning juda cheksiz qisqa vaqt d ga nisbati tushuniladi. Ushbu tezlik biomassa konstentrastiyasiga proporstionaldir.
Mikroorganizm biomassasining o`sish kinetikasini ushbu tenglama yordamida ifodalash mumkin:


(6.1)

bu erda M - biomassa konstentrastiyasi, kg/m³;  - jarayon davomiyligi, soat; K - biomassa o`si-shining solishtirma tezligi, soat ^–1.

(6.1) tenglamadan solishtirma tezlikni topish mumkin:


(6.2)
Mikroogranizmlar biomassasining eksponenstial fazadagi solishtirma o`sish tezligi doimiy va u shu mikroorganizmni o`stirish jarayonidagi maksimal imkoniyat va sharoitiga tengdir.
Biomassa konstentrastiyasi (6.1) tenglamaga bionoan eksponenstial qonun bo`yicha o`sadi:


(6.3)
bu erda M₀ –eksponenstial faza boshlanishidagi biomassa konstentrastiyasi, kg/m³.

(6.3) tenglamasini logarifmlab, ushbu ko`rinishga erishamiz:

(6.4)
Yarim logarifmik koordinatlarda (6.4) tenglama ma’lum bir qiyalik tangensi burchagi ostidagi to`g`ri chiziq bo`lib, kristall o`sishining solishtirma tezligi K ga proporstionaldir.
Solishtirma o`sish tezligini hisoblash uchun jarayon davomiyligi ₁ va ₂ larga mos keladigan ikki nuqta M₁ va M₂ larning qiymatlari aniqlanadi.

Unda (6.5)

Biomassa miqdori 2 marta ortishi uchun regenerastiya davomiyligi _r qo`yidagicha topiladi:

(6.6)
Mikrobiologik sintez uchun xom-ashyo sifatida kraxmal-patoka ishlab chiqarishdagi chiqindilar (melassa, gidrol), torf gidrolizati va ozuqa chiqindilari, sut zardobi, makkajo`xori uni, qayta ishlangan neft uglevodorodlari qo`llaniladi.