Оценка погрешности расчета материального баланса аэробного процесса культивирования дрожжей Candida lambica Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Р. Т. Елчуев, С. Г. Мухачев, Р. И. Валеев,

Р. Т. Валеева

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТА МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА АЭРОБНОГО ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ Candida lambica

Разработан программный модуль расчета погрешностей определения стехиометрических коэффициентов уравнения аэробного роста этанолокис-ляющих дрожжей Candida lambica ВСБ-579. Исследована чувствительность расчетных балансовых показателей к изменению погрешностей данных прямых измерений. Выявлено значительное влияние погрешности измерения концентрации биомассы, концентрации и расхода источника азота, концентраций кислорода и углекислого газа в отработанном воздухе на величины расчетных стехиометрических и кинетических показателей.

При экспериментальном определении технологических параметров штаммов промышленных микроорганизмов чрезвычайно важной задачей является обеспечение корректности измерений и процедур обработки информации, что требует оценки чувствительности расчетных показателей к погрешности данных прямых измерений.

В процессах роста элементный состав биомасс микроорганизмов изменяется в пределах 4% [1]. Исходные данные для расчета баланса газового потока, необходимые при оценке параметров аэробных процессов, определяются с точностью, обеспечиваемой применяемыми средств КИП - газоанализаторами, расходомерами, дозаторами. Как правило, относительная погрешность измерения состава газа составляет 2%. В литературе практически не содержится данных о зависимости точности расчета показателей материального баланса (включая стехиометрические коэффициенты) от погрешностей первичных измерений. В настоящей работе мы попытались выполнить такую оценку применительно к квази-стационарному отъемно-доливному аэробному процессу роста этанолокисляющих дрожжей Candida lambica ВСБ-579, осложненному продуцированием уксусной кислоты.

Результаты и обсуждение

В работе использованы обозначения, идентичные обозначениям величин, примененных в разработанных программных продуктах, и сведенные в таблицу 1.

Приведенные к нормальным условиям, газовые потоки рассчитывались на основе измеряемых физических параметров отработанного воздуха в полости расходомера, концентраций кислорода и углекислого газа, и уравнения баланса инертных компонентов:

v = v . Рощ, 273,2

out0 out 760 273 2 + jout . ()

vin0 = vout0 ■ (100 - O2out - CO2out)/N2in . (2)

Отработанный воздух перед подачей на газоанализ осушался с помощью прокаленного гранулированного хлористого кальция, поэтому содержанием паров воды в точке измерения расхода газового потока пренебрегали.

Экспериментальные значения молярных скоростей потребления кислорода и продуцирования углекислого газа рассчитывались по данным газового анализа [4]:

ROm = 60 • (vin -20,95 - vout -O2out)/(100-22,4). (3)

RCm = 60 • (vout • CO2out - vin • 0,333)/(100 • 22,4). (4)

Таблица 1 - Список переменных

Наименование параметра Обозначение Размерность

1 2 3

Исходные параметры

Числа атомов углерода в молекулах субстрата, биомас- p, a, k -

сы, суммарного продукта

Числа атомов водорода в молекулах субстрата, биомас- q, b, h -

сы, суммарного продукта

Числа атомов кислорода в молекулах субстрата, био- r, d, f -

массы, суммарного продукта

Числа атомов азота в молекулах биомассы и суммарно- c, n -

го продукта

Молекулярная масса субстрата Ms г / моль

Молекулярная масса кислорода Mo г / моль

Молекулярная масса источника азота Mn г / моль

Молекулярная масса углекислого газа Mc г / моль

Молекулярная масса воды Mh г / моль

Концентрация субстрата в подаваемом растворе Cs моль/л

Концентрация источника азота в подаваемом растворе Cn моль/л

Доза раствора субстрата Ds мл

Доза раствора источника азота Dn мл

Скорость подачи раствора субстрата Ws доз / час

Скорость подачи раствора источника азота Wn доз / час

Концентрация биомассы в отбираемой пробе КЖ xi г АСБ / л

Объем КЖ перед операцией отбора пробы Vi л

Объем отбираемой пробы КЖ AV л

Расход отработанного воздуха vout л / мин

Температура отработанного воздуха Tout °С

Давление отработанного воздуха в расходомере P out мм.рт.ст

Концентрация кислорода в отработанном воздухе ut o CN O % объемн.

Концентрация углекислого газа в отработанном воздухе CO2 out % объемн.

Концентрация инертных газов во входном воздухе N2 in % объемн.

Содержание углерода в биомассе C% % мас.

Содержание водорода в биомассе H% % мас.

Содержание кислорода в биомассе O% % мас.

Содержание азота в биомассе N% % мас.

Содержание зольных элементов в биомассе Z% % мас.

Количество молей субстрата в уравнении стехиометрии (3s моль

Энтальпии образования СО2, воды, аммиака, этанола he, hH , hN , hs кдж/моль

Энергия гидролиза АТФ hATP кдж/моль

Выходы АТФ в процессах окисления этанола и образо- Es, Ep мольАТФ/моль

вания уксусной кислоты

Окончание табл. 1

1 2 3

Расчетные параметры

Расход отработанного воздуха, приведенный к н.у. УоиЮ нл / мин

Расход воздуха подаваемого на аэрацию, приведенный к н.у. У|п0 нл / мин

Скорость подачи субстрата RБm моль/ч

Скорость расхода источника азота Кыт моль/ч

Скорость роста биомассы Кхт мольАСБ/ч

Скорость потребления кислорода Кот моль/ч

Скорость продуцирования углекислого газа Кст моль/ч

Расчетная скорость роста биомассы ^х моль/ч

Расчетная скорость образования уксусной кислоты КоР моль/ч

Расчетные скорости потребления субстрата КОБ1, КСБ2, Кобз моль/ч

Затраты АТФ в метаболизме поддержания жизнедея- Е мольАТФ

тельности мольАСБ • ч

Стехиометрические коэффициенты при молекулах ис- вы , во , вх , моль

точника азота, кислорода, биомассы, углекислого газа, вс , вр , вБО

ацетата аммония, не потребленного субстрата, воды , вн

Удельный коэффициент расхода АТФ, образуемой в У моль АТФ

энергетическом обмене моль АСБ

Удельный коэффициент расхода АТФ, образуемой в про- ъ моль АТФ

дуктном обмене моль АСБ

Молекулярная масса биомассы Мх моль АСБ

Степени восстановленности молекул биомассы, субстра- £ £ редоксон

та и продукта атом С

Энтальпия образования биомассы Их кдж/мольАСБ

Энергия сгорания биомассы Нх кдж/мольАСБ

Удельная скорость роста Н ч-1

Затраты АТФ в конструктивном обмене на синтез био- Ех моль АТФ

массы моль АСБ

Экспериментальные средние значения величин молярных расходов субстрата и титранта определялись исходя из чисел поданных доз в единицу времени, объемов единичных доз и концентраций компонентов:

КБт = 1000. (5)

К1\1т = (СМ'°М’^М)/ 1000 . (6)

Расчет состава условной молекулы биомассы приведен в таблице 2. С целью снижения погрешности округления расчет состава условной молекулы биомассы выполнен относительно 6, а не 1 атома углерода. Элементный состав определялся по данным анализа отмытой и высушенной биомассы с использованием СНЫО/Б-анализатора фирмы Карла Эрба.

Экспериментальное значение молярной скорости роста биомассы рассчитывалось по данным измерения концентрации биомассы и значениям объема культуральной жидкости:

Яхт = (Ч+1 ^ -Ч^)/(Мх •АТ),

где АТ = Т|+1 — Т| - период потребления дозы субстрата, ч. Таблица 2 - Расчет состава условной молекулы биомассы

№ пробы С% Н% №/ 0% г%

1 42,59 6,23 12,12 31,31 7,75

2 42,68 5,89 11,98 31,16 8,29

3 42,65 6,18 12,04 31,11 8,02

Среднее: 48,501 7,302 9,407 28,453 6,337

Числа атомов: а Ь о с1

Расчетные формулы: Задано 12-а-Н% С% 12-а-Ы% 14:С% 12^аО% 16:С%

Значения: 6 10,84 0,997 2,64

После чего, с использованием результатов расчета по формулам (3)^(7), на основании поэлементного баланса записывалось стехиометрическое уравнение, завершающее первый этап расчета стехиометрии процесса:

РБ • С2Н5ОН + РО • 02 + Ры • ЫН3 — (8)

— Рх • С6Н10,84Ы0,997О2,64 + РС • СО2 + к + И + П + f где к, И, п, f - числа атомов углерода, водорода, азота и кислорода в сумме не потребленных исходных веществ, образующихся экзометаболитов и воды.

Для исследуемого режима на основе поэлементного баланса были получены следующие числовые значения стехиометрических величин: Р3 = 1; Ро = 1,284; Ры = 0,392;

Рх = 0,149 ; РС = 0,459; к = 0,648; И = 5,563; п = 0,244; f = 2,257.

Поскольку качественный анализ культуральной жидкости показал, что углеаммиа-каты практически отсутствуют, а из других углеродсодержащих экзометаболитов образуется в основном уксусная кислота (автоматически титруемая с образованием ацетата аммония), второй этап расчета стехиометрии выполнялся в виде:

к + И + п + f —— аз •С2Н5ОН + ар • ЫН4СН3СОО + ан • Н2О . (9)

Полученные значения стехиометрических коэффициентов равны: а3 = 0,08;

ар = 0,244; аН = 1,689 . При этом в роли критерия идентификации качественного состава получаемых продуктов биосинтеза нами использовалось расчетное соотношение числа атомов водорода и кислорода, которые должны войти в состав метаболической воды. Выбирался такой вариант состава предполагаемых метаболитов, для которого указанное соотношение близко к 2:1 (отклонение от данного соотношения не выше погрешности первичных измерений).

Таким образом, окончательно было получено уравнение стехиометрии для выбранного режима культивирования в виде:

Р3 • С2Н5ОН + РО • О2 + РЫ • ЫН3 — Рх • С6Н10,84Ы0,997О2,64 + (^

+ РС • СО2 + Рр • ЫН4СН3СОО + РН • Н2О + Р3О • С2Н5ОН , ( )

где Рз = 1; РО = 1,284; РА = 0,392; Рх = 0,149 ; Рс = 0,449; Рр = 0,244; Рн = 1,689;

Р 3О = 0,08.

Данное уравнение было принято за базовое уравнение, использованное в последующем анализе.

Программный комплекс анализа значимости погрешностей первичных измерений позволяет осуществлять расчет стехиометрических коэффициентов при заданном законе распределения погрешностей измерений (постоянная ошибка или нормальный закон распределения).

Алгоритм расчета предусматривает ряд этапов обработки результатов имитационных экспериментов, представленных в виде таблиц, содержащих следующие поля:

1. Входные данные: концентрации субстрата и источника азота С3, СЫ; объемы доз субстрата и источника азота йз, йы; концентрации биомассы в начале и в конце циклов отбора культуральной жидкости х х|+1; объем культуральной жидкости У|; отобранный объем культуральной жидкости ЛУ; расход, температура, давление и содержание компонентов в отработанном воздухе Уои(, Тои^ рои^ О2ои(, СО2ои(. Базовые значения переменных, соответствующие уравнению (10), и погрешности их измерений сведены в таблицу 3.

2. Выходные данные: метаболические скорости и стехиометрические коэффициенты уравнения микробиологического синтеза. Они рассчитывались для всей совокупности варьирования задаваемых погрешностей первичных измерений.

Первый этап - вычислительный. Реализованный посредством языка программирования Вог!апС йе1рИ1® 6.0, программный модуль позволяет сформировать массив варьируемых значений исходных параметров. Каждый входной параметр характеризуется принимаемым базовым значением и погрешностью (отклонением в большую и меньшую стороны). При проведении численного эксперимента осуществляется полный перебор всех возможных сочетаний значений параметров. В результате получаются массивы значений каждой из расчетных величин соответственно числу возможных сочетаний значений исходных параметров. Затем производится серия численных расчетов при варьировании погрешности измерения отдельных параметров в соотношении 0,5; 0,75; 1,5 и 2,0 от заданного (базового) значения (при полном переборе значений всех остальных параметров). Значения расчетных величин, максимально отличающиеся в большую и меньшую стороны от базового значения, являлись искомыми. Процесс расчета был реализован в соответствии с приведенными ниже формулами.

Расчет метаболических скоростей осуществлялся в следующей последовательности:

Кох = [4^ КОт -у 3 ^Ст - (у з -у р)^Кмт/п]/[у з -У х - (У 3 -У р^о/п]

Кор = [4 КОт -У 3 ^Ст - (У 3 -У х)^Кхт]/(у 3 -ур)

Ко31 = КСт + КЫт/п + Кхт •(1 -о/п) (11)

Ко32 = [4 КОт -ур • КСт + (ух -ур)^Кхт]/(у3 -ур)

Ко33 = [4 КОт Чп - о) - КЫт Чух - ур ) + КСт •(о • ур - п^ ух)]/[пЧу3 -ух) -

-о^Уз -Ур)]

где степени восстановленности органических соединений вычислялись по известной формуле [5], а варианты формул расчета скорости потребления субстрата, вызванные необходимостью подтверждения корректности балансовых расчетов, представляют собой уравнения связи метаболических скоростей, являющиеся дифференциальной формой соответствующих стехиометрических инвариантов.

194

Расчет стехиометрических коэффициентов осуществлялся по формулам: PN = RNm /RS ; Ро = ROm /RS ; PX = RXm /RS ; Po = RC /RS ;

Pp = 3 -(n - k + p'psp) ; pH — f - 2' k + PSP '(2' P - r); PSO = PSP - 2n + 2k - 2 ' PSP ' p ,

где n = PA -PX'C; h = q-3'PA -Px'b; k = Ps'P-Px'a-Po;

f = r + 2' Po -P x'd - 2' Po; P sp = (h - 3n)/[q + 2(f - 2k) + 4(2p - r)].

Удельные коэффициенты образования макроэргических соединений (в пересчете на АТФ) в энергетическом и продуктном обменах соответственно вычислялись по формулам:

y = ES '[(gs - gX) - (gS - gP)' c/n]/[4 ' Rom /RCm - gS - (gS - gP)' RNm /(n ' RCm)]

Второй этап - аналитический. Для проведения анализа и исследования полученных результатов выбрана среда Microsoft Excel®.

В ходе численных экспериментов вычисляются предельные отклонения от контрольного значения исследуемых (выходных) параметров и заносятся в отдельные таблицы. Всего было скомпановано 18 файлов, соответственно числу исходных величин, определяемых экспериментально с известными погрешностями. Каждый из таких файлов содержит 24 зависимости предельной погрешности расчетных показателей от погрешности конкретной исходной величины (параметра). Полученные числовые данные позволяют произвести оценку чувствительности значений каждого исследуемого (выходного) параметра к изменению погрешности входных параметров. Результаты представляются в табличной и графической формах. В качестве образца приведена зависимость предельной погрешности определения расчетной величины скорости роста биомассы от погрешности измерения концентрации кислорода в отработанном воздухе (рис.1). Линейная зависимость представлена двумя границами из множества значений измерения концентрации кислорода в сторону увеличения или уменьшения от базового значения при варьировании данных первичных измерений всех других параметров. Для некоторых параметров эти две границы совпадают.

Компьютерный эксперимент показал, что при нормальном законе распределения погрешностей первичных измерений необходим перебор очень большого числа вариантов значений параметров для выявления максимально возможной погрешности. Экстремумы погрешностей расчетных величин оказались на границах диапазонов погрешностей первичных измерений. Что, очевидно, определяется линейным характером балансовых уравнений. Поэтому в итоге был реализован расчет на модельном поле данных первичных измерений (табл. 3) с наложением предельных значений погрешностей для каждого из заданных диапазонов. Большинство полученных зависимостей погрешности расчетных величин от погрешностей замеряемых параметров процесса оказались линейными. Другие аппроксимировались линейными зависимостями на выбранных интервалах варьирования погрешности данных первичных измерений. В таблице 4 представлены тангенсы угла на-

(13)

Mx — 100' (12 'Э + b +14 'С +16' d)/(C% + H% + N% + O%); gX — (4'a + b-3 'С-2' d)/a; e — m'(y + z-Ex);

hX — ho +[(b - 3' c)/ 2]'hH + c'hA - hx ;

EX — [hX - (g S - g X)' hS / g X]/hATP .

(14)

клона указанных зависимостей, характеризующие возрастание погрешности расчетной величины относительно 1% погрешности определения измеряемого показателя, исчисленного по отношению к базовому значению.

Рис. 1 - Предельные погрешности определения расчетной величины скорости роста дрожжей: □ - при положительном отклонении (погрешности) измерения концентрации кислорода в отработанном воздухе, о - при отрицательном значении указанной погрешности

Наиболее чувствительными оказываются стехиометрические коэффициенты при остаточном количестве субстрата и органическом экзометаболите, поскольку величина погрешности расчета баланса углерода относится на небольшие количества остатков не потребленного субстрата и синтезированного продукта метаболизма. Крайне чувствительной к погрешностям определения концентраций компонентов питания и компонентов газового потока оказывается величина удельной скорости расхода энергии на поддержание жизнедеятельности. Например, повышение погрешности измерения концентрации кислорода на 1% может привести (при неблагоприятном сочетании значений других параметров) к изменению расчетной величины е более, чем в 3 раза (на 215,6%, табл. 4).

Поэтому рекомендуется определять компоненты, содержащиеся в культуральной жидкости в количестве менее 10% от поданного субстрата, тем или иным способом прямого

197

измерения или анализа, поскольку балансовый расчет, выполненный на базе других измерений, несет опасность резкого увеличения относительной погрешности. Расчетные данные относительно таких компонентов будут всегда ненадежны.

Что касается расчетов затрат энергии в процессе жизнедеятельности, то здесь повышение их надежности вряд ли возможно просто за счет увеличения числа однотипных экспериментов с последующей статистической обработкой результатов замеров параметров, поскольку не исключена вероятность такого неблагоприятного сочетания погрешностей измерения отдельных параметров, при котором ошибка возрастает в десятки раз. Поэтому надежность результата может быть достигнута путем сопоставления значений рас-четых величин, найденных по альтернативным алгоритмам при обработке данных экспериментов, реализуемых разными способами. Кроме того, для повышения надежности расчета косвенных показателей необходима регулярная калибровка приборов в течение эксперимента, тщательная подготовка всех технических средств и составов питательных и титрующих растворов.

Экспериментальная часть

Штамм дрожжей Candida lambica ВСБ-579 получен в 1979 году из коллекции института «ВНИИСинтезбелок» для целей научных исследований. Культивирование дрожжей осуществлялось в лабораторном биореакторе объемом 4 л, оснащенном системой гидродинамического пено-гашения [2], работающей без применения химических пеногасителей, дополненной устройством дегазации рециркулируемого потока культуральной жидкости. Датчики рН и растворенного кислорода были установлены в выносной измерительной ячейке, включенной в контур рециркуляции культуральной жидкости. Время пребывания потока в рециркуляционном контуре не превышало 6 секунд.

Система КИПиА обеспечивала управление:

- скоростью вращения мешалки в пределах 3 - 27 с-1, погрешность ± 0,17 с-1;

- температурой в биореакторе в пределах 20 - 45 °С, погрешность ± 0,1 °С;

- рН культуральной жидкости в пределах 2,0 - 8,0 ед.рН, погрешность ± 0,1 ед. рН;

- расходом воздуха, подаваемым на аэрацию, в пределах 0,5 - 5 л/мин, погрешность ± 0,1 л/мин.

Расход воздуха определялся по перепаду давления на многопучковом капилляре, тарировка входного расходомера и измерение расхода отработанного воздуха осуществлялись с использованием барабанного счетчика ГСБ-400, дополнительно оснащенного счетчиком оборотов.

Измерение состава отработанного воздуха обеспечивалось газоанализаторами кислорода (М5130) и углекислого газа (ГИАМ-5), тарировка которых проводилась с использованием стандартных газовых смесей 1 класса 3 раза в течение суток.

Для повышения стабильности работы приборов, помимо существующей термокомпенсации, все электронные схемы и газовый тракт в целом были термостабилизированы.

Избыточное давление в биореакторе не превышало 3 мм.рт. ст. Поэтому колебаниями давления в реакторе при изменении расхода воздуха, подаваемого на аэрацию, пренебрегали.

Культивирование проводилось при следующих уставках регуляторов: температура культуральной жидкости - 34 °С; рН - 4,8; концентрация растворенного кислорода > 7% от уровня насыщения, равного в среднем 6,1 мг/л.

С целью исключения образования осадка солей в технологической обвязке, компоненты были разделены на два потока, подаваемых с одинаковыми объемными скоростями: раствор этанола с концентрацией 200 г/л и раствор минеральных компонентов питания следующего состава, г/л: KCl - 8,384; MgSO,- 7 H2O - 2,502; FeSO,- 7 H2O - 0,506; ZnSO,- 7 H2O - 0,144; MnSO,- 7 H2O -

0,13; H3PO4 - 14,082.

Значение рН исходной среды (подушки) перед засевом доводилось до заданного уровня аммиачной водой. В качестве титрующего агента использовалась аммиачная вода с концентрацией аммиака 6%. Дозирование концентрированных растворов осуществлялось из мерных емкостей пе-

ристальтическими дозаторами. Дополнительно автоматически дозировалась дистиллированная вода в количестве, компенсирующем отъем культуральной жидкости.

Для обеспечения корректности расчета баланса воды и поддержания заданного объема культуральной жидкости, на выходе отработанного воздуха из биореактора был установлен обратный холодильник.

При реализации процесса обеспечивалась автоматическая дискретная подача 20 % от общего количества субстрата, потребляемого за цикл отъема-долива, по алгоритму оксистата [3] с доведением объема культуральной жидкости до первоначального за счет равномерной подачи доз компонентов питания и стерильной воды. Т.е. 20% от общего количества этанола и минерального питания вносилось одномоментно в начале цикла отъема-долива, а остальное количество - вносилось распределенно с постоянной скоростью дозирования. В качестве титрующего агента использовалась аммиачная вода с концентрацией аммиака 6 %. В квазистационарном режиме расход субстрата, усредненный на интервале цикла отъема-долива, составил 48 мл в час, а титранта - 23,2 мл в час при общем усредненном потоке около 500 мл/час.

Отъем культуральной жидкости осуществлялся автоматически с помощью весового пробоотборника в объеме 250 мл 2 раза в час с точностью ± 9 мл. Рабочий объем культуральной жидкости поддерживался в пределах 1327 - 1577 мл (с периодическим контролем величины остаточного объема по гидростатическому уровнемеру в моменты кратковременного отключения перемешивания и аэрации перед подачей очередной дозы субстрата).

Концентрация биомассы определялась весовым методом путем высушивания до постоянного веса отфильтрованной и промытой пробы с погрешностью не хуже 3 %.

Управляющие программы были реализованы с использованием языка программирования Fortran-4. Расчет погрешностей реализован в среде Borland Delphi® 6.0, визуализация результатов

- в среде Microsoft Excel®.

Переменные величины, определяемые с погрешностью

Оз

с

Рз

Х|

ЛУ

VI

02о^

С02о^

Р

т,

out

О%

н%

0%

№/о

7%

Базовые значения величин, соответствующие условиям реализованного квазистационарного режима культивирования дрожжей

4,35

3,53

0,10

0,10

9,22

0,25

1,58

14,35

2,76

1,44

753

23,50

48,50

7,30

28,45

9,41

6,34

Погрешность измерения (±)

0,02

0,02

2-10"

2-10"

0,08

0,01

0,01

0,40

0,10

0,02

2,00

0,10

1,94

0,29

1,31

0,75

0,65

Погрешность измерения в % от базового значения

0,50 0,50 0,20 0,20 0,85 3,60 0,68 2,79 3,62 1,39 0,27 0,43 4,00 4,00 4,60 8,00 10,2

Заданные величины с нулевой погрешностью

Р

я

Мз

Мо

Мк

Мс

Мн

Ws

О№

21п

Ис

Ин

Ид

Из

Ндтр

Ез

Ер

Уз

Ур

Базовые значения величин с нулевой погрешностью

2 6 1

46

32

17 44 18 480

232

79,02

394

286 46

145,6

20,95

8 2,5 6

4 0,345

г

Ис- Метаболические скорости Стехиометрические коэффициенты Параметры

ход- ные- экспериментальные значения балансовые значения биомассы

пара-

мет- ры Rsm RNm RXm ROm Rem Rcx RcP R О W RCS2 Rcs3 e pN Po Px Pe Pp pSO Ph y z Mx gx hx Ex

Cs 1,0 - - - - - - - - - - 1,0 1,1 1,2 22,7 18,6 38,9 2,4 - - - - - -

Cn - 1,0 - - - 2,4 3,1 0,4 0,4 0,4 28,9 1,0 - - 22,1 4,9 9,7 - 15,8 30,3 - - - -

СО Q 1,0 - - - - - - - - - - 1,0 1,1 1,2 22,4 18,6 38,8 2,4 - - - - -

Dn - 1,0 - - - 2,4 3,1 0,3 0,3 0,3 28,9 1,0 - - 22,1 4,9 9,8 - 15,9 30,3 - - - -

Xi - - 7,8 - - - - - - - - - - 7,8 28,8 57,3 121,9 5,5 - - - - - -

AV - - 1,1 - - - - - - - - - - 1,1 26,0 7,8 16,6 0,7 - - - - - -

Vi - - 0,1 - - - - - - - - - - 0,1 22,2 0,8 1,8 0,1 - - - - - -

о CN О - - - 2,4 - 18,9 11,6 6,2 6,2 6,2 215,6 - 2,4 - 22,1 3,5 5,2 3,5 126,5 201,6 - - - -

CO2out - - - 0,1 1,0 5,1 3,1 1,4 1,4 1,4 68,5 - 0,1 - 22,1 6,1 11,9 0,1 41,4 60,3 - - - -

vout - - - 1,1 1,0 4,3 2,7 1,7 1,7 1,7 29,6 - 1,1 - 22,1 4,6 9,8 1,5 16,3 31,0 - - - -

P out - - - 1,1 1,1 4,4 2,7 1,7 1,7 1,7 29,1 - 1,1 - 22,1 4,7 9,9 1,6 16,0 30,5 - - - -

1 О t - - - 0,1 0,1 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 2,3 - 0,1 - 22,1 0,4 0,8 0,1 1,3 2,4 - - - -

c% - - 0,5 - - 1,8 1,1 0,6 0,6 0,6 1,1 - - 0,5 24,2 7,2 14,2 0,7 0,7 1,2 0,6 0,1 0,8 1,2

h% - - 0,1 - - 5,3 3,2 1,7 1,7 1,7 7,2 - - 0,1 22,5 3,0 4,9 0,2 5,1 8,1 0,1 0,4 2,4 3,6

n% - - 0,1 - - 1,4 0,9 0,5 0,5 0,5 2,0 - - 0,1 23,1 2,4 5,3 - 1,4 2,2 0,1 0,1 0,7 1,0

o% - - 0,4 - - 2,6 1,6 0,8 0,8 0,8 3,5 - - 0,4 23,9 2,5 5,4 0,5 2,5 4,0 0,3 0,2 1,2 1,8

z% - - 0,1 - - - - - - - - - - 0,1 23,0 0,6 1,3 0,1 - - 0,1 - - -

Примечание: прочерк означает отсутствие зависимости погрешности расчетных показателей от погрешности первичных измерений в рамках выбранной процедуры расчета.

Литература

1. Минкевич И.Г., Ерошин В.К., Алексеева Т.А., Терещенко А.П. Элементный состав и энергосодержание биомассы микроорганизмов // Микробиологическая промышленность. 1977. № 2. С.1 -4.

2. Шевченко В.Т., Печуркин Н.С. Гидромеханический способ гашения пены в ферментерах. // Управляемый биосинтез и биофизика популяций. II всесоюзное совещание 26/УІ - 7/УІІ 1969 г. Красноярск. 1969. С.230 - 231.

3. Мухачев С.Г., Валеев Р.И., Еникеев Ш.Г. Алгоритм управления процессом культивирования аэробных микроорганизмов на основе данных о потреблении кислорода. // Автоматизация микробиологических процессов. Рига. Зинатне. 1982. С. 40 - 43.

4. Еникеев Ш.Г. и др. Получение микробной биомассы на основе этилового спирта. Методические указания к учебно-исследовательскому лабораторному практикуму. КХТИ. Казань. 1983. 32 с.

5. Ерошин В.К. Основы материально-энергетического баланса роста микроорганизмов.// Лимитирование и ингибирование микробиологических процессов. АН СССР. Пущино. 1980. С.34 - 55.

© Р. Т. Елчуев - асп. каф. химической кибернетики КГТУ; С.Г. Мухачев - канд. техн. наук, докторант той же кафедры; Р. И. Валеев - зав. лаб. Казанского биоинженерного ин-та; Р. Т. Валеева -инженер-программист каф. химической кибернетики КГТУ.