35、生物乙醇生产的建模与分析

生物乙醇生产的建模与分析

1. 模型参数

在生物乙醇生产的研究中，涉及到多个重要的参数，这些参数对于描述发酵过程至关重要。以下是相关参数及其对应的值：
| 参数 | 单位 | 值 |
| ---- | ---- | ---- |
| k1 | hr⁻¹ | 16.0 |
| k2 | m³/(kg · hr) | 0.497 |
| k3 | m⁶/(kg² · hr) | 0.00383 |
| mS | hr⁻¹ | 2.166 |
| mP | hr⁻¹ | 1.1 |
| YSX | （无量纲） | 0.0244498 |
| YPX | （无量纲） | 0.0526315 |
| KS | kg/m³ | 0.5 |
| CXO | kg/m³ | 0 |
| CPO | kg/m³ | 0 |
| CeO | kg/m³ | 0 |

2. 模型讨论与数值解

该模型的参数能够从生理角度对运动发酵单胞菌的生长和发酵进行充分描述，并且与实验发酵罐数据高度一致。具体而言，它能定性地预测生物质中稳态RNA含量对乙醇浓度升高的响应。乙醇浓度升高对发酵动力学的影响类似于升高发酵液温度的影响。

对于产物抑制培养物的振荡行为，不能仅用生物量生长方程中的常见抑制项来描述。更好的描述应包括产物乙醇对生物量生长速率的间接或延迟影响，这在实验中已得到体现。引入衰减率µmax是为了考虑抑制性产物丙酮酸的积累。还可以构建与内部关键化合物e相关的更具机理性、结构化的模型，在这些模型中，乙醇的抑制作用体现在对关键化合物e形成的抑制上。从数学角度看，这