Экспериментальное и теоретическое исследование процесса иммобилизации актинобактерий в колоночном биореакторе с псевдоожиженным слоем

В работе представлены результаты экспериментального исследования и теоретического анализа процесса иммобилизации актинобактерий на гидрофобизованных биосурфактантом хвойных опилках в колоночном биореакторе с псевдоожиженным слоем, формирующимся за счет высокой скорости (0,6–2,8 мл/мин) подачи бактериальной суспензии. Для поддержания опилок в рабочей зоне использовали расположенный на входе в биореактор фильтр из кварцевого стекла, который также позволял поддерживать однородную структуру носителя без прохождения воздушных пузырьков и снизить их вклад в формирование псевдоожиженного слоя. Процесс иммобилизации родококков контролировали по изменению показателя оптической плотности содержащейся в колбе бактериальной суспензии. При средней скорости подачи суспензии в биореактор процесс иммобилизации характеризовался равномерным снижением показателя оптической плотности в течение всего периода эксперимента. В то же время при минимальной и максимальной скоростях наблюдалось увеличение контролируемого показателя после 96 и 120 ч эксперимента соответственно. С течением времени в биореакторе происходят процессы иммобилизации свободных клеток, десорбции иммобилизованных клеток с поверхности частиц носителя с их последующим переходом в свободное состояние и распада клеточного мицелия на короткие палочковидные формы. Получена задача Коши для кинетических уравнений относительно зависимостей от времени концентраций свободных и иммобилизованных клеток. Установлено, что рассчитанные на основе разработанной математической модели показатели иммобилизации для четырех исследуемых скоростей подачи суспензии в биореактор согласуются с полученными экспериментальными данными. Предложенная математическая модель может быть использована для оптимизации кинетических параметров иммобилизационного процесса в биореакторе при его последующем масштабировании.