Logistic模型模拟乙醇发酵产物动力学

乙醇发酵产物动力学的研究有助于更好的认识发酵过程,为其工业放大及生产操作条件的优化提供理论基础。基于Logistic方程的菌体生长动力学模型可较好的描述细胞生长期及细胞自身抑制作用,但由于该模型方程中的比例参数与积分常数没有明显的生物学意义,使其应用受到了限制。该文从生物学与化学工程学结合角度对Logistic模型方程重新参数化,将发酵产物乙醇生成动力学与酵母生长动力学方程类比,给出了乙醇浓度的显式函数模型,模型中不再出现酵母菌浓度变量,大大简化了模型,并且赋予参数其物理意义;在研究了以葡萄糖和玉米淀粉为原料乙醇质量浓度、总糖质量浓度在不同底物质量浓度和料液比条件下随发酵时间的变化规律的基础上运用该模型拟合了以葡萄糖和玉米淀粉为原料进行乙醇发酵的试验数据,结果表明:模型值与试验数据具有较好一致性,拟合度均大于0.97,可见该重新参数化的Logistic模型可以描述发酵生产乙醇过程中产物乙醇的动力学行为,具有预测工业上实际发酵过程中乙醇浓度的潜力。