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发酵产氢微生物动力学模型

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学社编辑 发表于 2019-9-3 12:28 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
发酵产氢微生物动力学模型- Monod模型
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8 x" g/ m) G2 w. h6 V; i  ?( d: ~Monod模型是Monod于1949年提出的经验式(方程式1),该模型是在单一微生物对单一基质、微生物处于平衡生长状态且无毒性存在的条件下得出的结论。4 i  p8 g5 u% G1 \$ l+ V2tech.cn

. Z- }. L$ g9 x% `8 }6 _Chent利用Monod模型对蔗糖为底物的搅拌反应器进行描述,获得预测的微生物最大比生长速率(μmax)、Monod常数(Ks)和单位微生物产氢效率分别为0.172h-1、68mgCOD/L和1.0x10-5molH2/g底物.其中预测氢气产量与实验结果的相关系数为0.799。
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6 n* r8 X$ p, K! j( A, E" w) P现实发酵产氢的体系并不处于如此的理想状态。这就不难解释Chen的研究中得出相对较差的相关系数。vanNeil等认为影响Monod方程在发酵产氢体系应用的主要障碍是产氢微生物的内源代谢与产氢抑制物的抑制作用。0 v- A# L# Q7 [: w: }- g* A6 Y2tech.cn

. \& i4 K) J9 n+ p. QvanNeil对极度嗜热菌CaIdicellulosiruptorsaccharolyticus在批式反应器中发酵蔗糖的研究发现.当反应器气相中氢气分压达到10000—20000Pa时.产氢微生物代谢向丁酸型发酵转化.还有一些底物(蔗糖)浓度、盐分等抑制因素,由此提出了相应的修正模型。其中C1和C2分别为抑制剂的浓度,C1,CRIT与C2,CRIT是指产氢体系最大抑制剂耐受浓度。
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发酵产氢微生物动力学模型- Gompertz模型

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- f1 V  O. Z3 `) h% K. N5 T0 z7 t1990年Zwi.etering等的研究中,首先发现修正后的Gompe~z模型对产氢纯Lactobacillusplantarum的生长能够进行很好的描述,而且使用方便。
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/ v  l$ I- Z# \/ n研究者们试图通过对Gompertz模型进行一定的变型与修正,将其应用到发酵产氢微生物动力学的其他方面。vanGinkel等首先将方程修正之后用于预测发酵产氢中的氢气累积量;: T7 V5 I% ^! ^( [( J! W& J; n3 K2tech.cn

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; r1 w- i, Y2 YLin等将该方程验证在35℃下的批式发酵中产气量与元素碳、磷浓度之间的关系,实验数据与预测结果的相关系数达到了0.996—0.999。
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YangMu等将Gompertz模型方程进行一系列的变型进一步扩展了Gompertz模型在预测发酵产氢过程中底物利用、微生物生长、发酵产物情况的应用。
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