Процессы культивирования микроорганизмов

📕 В работе представлена математическая модель процесса культивирования микроорганизмов, основанная на иерархическом принципе. Модель рассматривает два уровня иерархии системы: микроуровень, включающий основные процессы, протекающие в отдельной клетке и на границе клетки со средой, и макроуровень, описывающий процессы в масштабе клеточной популяции в ферментёре. На основе модели проведён анализ зависимости клеточного состава непрерывной культуры от скорости разбавления и выявлены причины, способствующие возникновению колебаний биомассы в непрерывной культуре Arthrobacter globiformis. Рассмотрено несколько возможных механизмов, описывающих колебания биомассы. На основе метода термодинамических функций Ляпунова проведён анализ устойчивости процесса культивирования и исследовано влияние дестабилизирующих факторов в режиме колебаний. На примере культуры Pseudomonas fluorescens продемонстрирована возможность использования математической модели для описания различных типов поведения бактерий, в частности, культур, обладающих "обычным", легко прогнозируемым поведением в различных режимах роста.