Разработка математических моделей динамики накопления биомассы бактериальных культур
Диссертация
Научная новизна. Впервые разработан метод блочного анализа и синтеза математических моделей процессов микробиологического ¦ синтеза, основанный на анализе сложных математических моделей процессов микробиологического синтеза, представлении их в виде моделей-блоков, описывающих процесс микробиологического синтеза с лимитами по отдельным субстратам и последующем синтезе из этих отдельных… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Применение математических моделей при исследовании и оптимизации микробиологических процессов. II
- 1. Математические модели кинетики процессов микробиологического синтеза. II
- 2. Оптимизация процессов микробиологического синтеза
- Глава II. Разработка структуры математической модели микробиологических процессов
- 1. Математическая модель для взаимонезаменимых субстратов
- 2. Математическая модель для взаимозаменяемых субстратов
- 3. Влияние РНК на синтез биомассы
- Глава III. Идентификация процесса синтеза биомассы бактерий
- 1. Идентификация структуры математической модели
- 2. Параметрическая идентификация математической модели
- 3. Диалоговая система идентификации
- 4. Математическая модель синтеза биомассы бактерий Ь, со I АН? и 5, УмМЫксич 3[5ФФ
- Глава 1. У. Проверка адекватности математических моделей в условиях периодического культивирования
- 1. Методика экспериментальных исследований периодических культурМ-1? и hxCif-ceseen?, S&
- 2. Адекватность математических моделей'
- Глава V. Применение математических моделей к интенсификации процесса накопления биомассы
- 1. Постановка задачи оптимального управления
- 2. Оптимальная по быстродействию программа подпитки аммонийным азотом
- 3. Диалоговая система оптимизации.'
- 4. Управление процессом накопления биомассы в реальном масштабе времени
- Основные результаты
- ЛИТЕР АТУ ра
Список литературы
- Аиба. Ш., Хемфри А., Миллис Н. Биохимическая технология и аппаратура. М.: Пищевая промышленность, 1975. — 287 с.
- Бард Й. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979. — 349 с.
- Баснакьян И.А., Бирюков В. В., Крылов Ю. М. Математическое описание основных кинетических закономерностей процессов культивирования микроорганизмов. Итоги науки и техники, сер. микробиология, 1976, т. .5, с. 5−75.
- Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. М.: Советское радио, 1975. 216 с.
- Бирюков В.В. Нетрадиционные задачи управления процессами культивирования микроорганизмов, решаемые с применением ЭВМ.
- В кн.: Теория и практика непрерывного культивирования микроорганизмов. М.: Наука, 1980, с. 139−188.
- Бирюков В.В., Шнайдер Л. Е., Каыгере В. М. Анализ программ управления процессами ферментации. Химико-фармацевтический журнал, 1980, т. Х1У, }Ь 6, с. 82−90.
- Блохина И.Н., Угодчиков Г. А. Исследование динамики микробных популяций (системный подход). Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1980. — 168 с.
- Винаров А.Ю.Ч Денис А. Д., Семенова Е. А., Смирнов В. Н. Оптимизация процесса непрерывного культивирования дрожжей в колонном ферментере. В кн.: Теория и практика непрерывного культивирования микроорганизмов. Киев: Наукова думка, 1981, ч. 2, с. 133−134.
- Винаров А.Ю., Кафаров В. В., Гордеев Л. С. Влияние состояния смешения на процесс роста-микроорганизмов. Микробиологическая промышленность, 1973, № 5, с. 15−17.
- Григорян В.Г., Кирошка И. З. К мет одам.определения сахара ортолуидиновым реактивом. Лаб. дело, 1978, $ 7, с. 440−442.
- Жарикова Г. Г. Изменение состава популяций клеток Вас1Е-Ыь Ьгеуяй" уяг . &-.В. на синтетических средах с различными органическим веществами. В кн.: Непрерывное и периодическое культивирование микроорганизмов. Красноярск, 1972, с. 88−97.
- Жирнов В.А. и др. Исследование физиологии роста ?.шаг-сег>сеп$ при лимитировании азотом и глюкозой. /В.А.Жирнов, И.Я.Вань-кова, Л. В. Кривушкина, Н. А. Пугачева, В. А. Соколов. В кн.: Математические модели клеточных популяций. Горький: ГГУ, 1981, с. 141−145.
- Яирнов В.А. и др. Установка, для управляемого культивирования микроорганизмов «Фермус-г'./В.А.Жирнов, В. С. Лосев, В. П. Переввзенцев, Г. А. Угодчиков, Е. А. Яковлев. В кн.: Биохимия и биофизика микроорганизмов. Горький: ГГУ, 1980, с. 103−104.
- Иванова И.И., Иерусалимский Н. Д., Сахарова З. В. Влияние характера лимитации на состав и свойства клеток. В кн.: Непрерывное и периодическое культивирования микроорганизмов. Красноярск, 1972, с. 83. •
- Иерусалимский Н.Д. Биохимические основы регуляции скорости роста микроорганизмов. Изв. АН СССР, сер. биол., 1967, т. З, с. 339−350.
- Иерусалимский Н.Д. Принципы регулирования скорости роста микроорганизмов. В кн.: Управляемый биосинтез. М., 1966, с. 5−18.
- Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 244 с.
- Иерусалимский Н.Д., Неронова. Н. М. Количественная зависимость между концентрациями продуктов обмена и скоростью роста микроорганизмов. ДАН СССР, 1965, т. 161, & 6, с. 1437−1440.
- Кеслер Т.Г., Трубачев И. И., Войтович Я. В., Сидько Ф. Я. Влияние условии азотного питания на процесс биосинтеза водородных бактерий. Микробиология, 1972, т. 41, в. 6, с. 994−889.
- Комаров Ю.П. Исследование динамики накопления биомассы бактерий ?>erratia marcescena на синтетической среде.
- В кн.: Математические модели клеточных популяций. Горький: ГГУ, 1981, с. 129−135.
- Комаров Ю.П. Сравнительное исследование динамики накопления биомассы бактерий E.coPi m-i7 и marcescena (модели, эксперимент, оптимизация). 1-й Всесоюзный биофизический съезд. Тез. докл. стендовых сообщ. М., 1982, т. II, с. 149.
- Комаров 10.П., Паничев A.B., Швецов Г. А. Математическое обеспечение автоматизированной системы управляемого культивирования микроорганизмов „Автоферм'I“. В кн.: Динамика биологических популяций» Горький: 1ТУ, 1982, с. 137−146.
- Комаров Ю.П., Попов В.Г.-, Угодчиков Г. А. «Черенков М. М. Диалоговая система моделирования и управления процессами ростаи развития бактериальных популяций. 1-й Всесоюзный биофизический съезд. Тез. докл. стендовых сообщ. М., 1982, т. III, с. 4.
- Комаров Ю.П., Угодчиков Г. А. Некоторые алгоритмы параметрического управления синтезом биомассы микробов. ЕМЭИД980, $ 5, с. 82−85.
- Лалов В.В., Гарбалинский В. А. Кинетика потребления индивидуальных Н-алканов дрожжами в процессе биосинтеза белковых веществ из жидких парафинов. В кн.: Непрерывное и периодическое культивирование микроорганизмов. Красноярск, 1972, с.141−147.'
- Липсон Г. Великие эксперименты в физике. М.: Наука, 1972.107 с.
- Музыченко Л.А., Зайцева З. М., Валуев В. И. Математическая модель биосинтеза L -лизина. В кн.: Управление биосинтезоммикроорганизмов. Красноярск, 1973, с. 48−49.
- Назарук М.И., Ерофеева 3.G., Ерошин В. И. Рост дрожжей на метаноле. В кн.: Управление биосинтезом микроорганизмов. Красноярск, 1973, с. 232−233.
- Никитин В.А., Шкидченко А. Н. Исследование зависимости величины фракции подвижной воды высушенных дрожжей CanciidaiitiUiu -405 от содержания фосфора в клетках. Прикладная биохимия и микробиология, 1975, т. XI, в. 4, с. 495−498.
- Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. -М.: Мир, 1978. 331 с.
- Печуркин Н.С., Брильков A.B. О соотношении математического моделирования- и эксперимента в современной кинетической микробиологии. В кн.: Лимитирование и ингибирование микробиологических процессов. Пущино, 1980, с. 102−124.
- Плискин Л.Г., Бодров А. П., Гугель Г. Ю., Сайгадак H.A. Определение экономической эффективности оптимального управления химическим производством с применением ЭВМ. Приборы и системы управления, 1968, № 8, с. 41−44.
- Понтрягин Л.С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов.-М.: Наука, 1976. 399 с.
- Ра б от нова И. Л.- Физиологическая изменчивость микроорганизмов и ее регулирование. Успехи микробиологии. М.: Наука, 1975, • т. 10, с. 120−132.
- Работнова И.Л. Исследование физиологического состояния -микроорганизмов при непрерывном хемостатном культивировании.
- В кн.: Итоги науки и техники. Микробиология, 1975, т. 4, с.5−51.
- Спирин A.C. Спектрофотометрическое определение суммарного количества нуклеиновых кислот. Биохимия, 1958, т. 23,5, с. 656−663.
- Стасишина Г. М., Кеслер Т. Г. Вылив высоких концентраций м1неральных елемент1 В на picT х1м! чний склад водневых бакте-piй. М1кроб1ол. ж., 1977, т. 39, JS 5, с. 652.
- Степанова Н.В., Романовский Ю. М., Иерусалимский Н. Д. Математическое моделирование роста микроорганизмов при непрерывном культивировании. Докл. АН СССР, 1965, т. 163, с. 1266−1296.
- Уайлд Дж. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967. -267 с,
- Угодчиков Г. А. Методология системного анализа физиологических процессов в микробных популяциях и .ее применение для построения математических моделей. МЭИ, 1980, $ I, с. 30−35.
- Угодчиков Г. А. Применение системного подхода для построения математических моделей процессов роста и развития микробных популяций . В кн.: Динамика биологических популяций. Горький: ГГУ, 1977, с. 56−91.
- Угодчиков Г. А., Комаров Ю. П. Применение специальной теории относительно обособленных систем для управления физиологическими. процессами в микробных популяциях.- В кн.: Математические методы популяций. Горький: 1ТУ, 1981, с. II2-I28.
- Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза, биологически активных соединений.- М.: Медицина, 1977.302 с.
- Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование, -М.: Мир, 1975.' 224 с.
- Хофер Э., Лундерштадт Р. Численные методы оптимизации. -М.: Машиностроение, 1981. 192 с.
- Чернавский Д.С., Иерусалимский Н. Д. О принципе минимума в кинетике ферментативных реакций. В кн.: Управляемый биосинтез. М., 1966, с. 19.
- Черноусько Ф.Л., Баничук Н. В. Вариационные задачи механики и управления. М.: Наука, 1973. — 337 с.
- Швецов Г. А., Родичев Б. С. Техническое обеспечение системы для управляемого культивирования микроорганизмов «Автоферм-1».-В кн.: Динамика биологических популяций. Горький: ГГУ, 1982, с. 147−150.
- Швытов И.А. Некоторые принципы математического моделирования динамики микробных популяций. Журнал общей биологии, 1974, т. 35, В 6, с. 904−910.
- Шнайдер Л.Е., Бирюков В. В., Кантере В. М. Применение принципа максимума Понтрягина для решения задач оптимального управления процессами биосинтеза вторичных метаболитов. Хим.-фарм. ж., 1931, № I, с. I09-II3.
- Knorre ?.E. «lfcnd K, Jukubik L. Analisis of growth, curves of microorganisms «by piecewise linear approximation.-2. allg. ffiikrohiol., 1979, v. 18, N.8,p.609−612
- UiskicBrich T., Leshiek t Ziobrowski Y. Control of nutrient supply in yeast propagation" — Biotechnol. and Bioeng., 1975 «v.17 «N"2 tp.1829−1832.86» Monod J* Recherches sur la croissance des cultures bacteriennes. Paris, 1942, 210 p.
- Moser H. The dynamics of «bacterial populations maintained in the chemostat. Washington, Carnegie Inst. ?ib !•, 1958, — 614 p.
- Nyholm N. Kinetics of phosphate limited algol growth.-Biotechnol. and Bioeng., 1977, v.20,N.4,p.467−492.91* Ohno H., Nakanishi E. Optimal control of semibatch fermentation.- Biotechnol. and Bioeng., 1976, v. 18, p.847−864.
- Pamment M.B., Hall R.J., Barford J. P, Mathematical modelling of lag phases in microbial growth.- Biotechnol. and
- Ramkrishna D., Fredrikson A.J., Tsuchija E* Dynamics of microbial propagation models considering inhibitor.- Biotech-nol. and Bioeng., I967"v.9,p"I5I-I70.
- Rolf M.J., Lim H.C. Computer control of fermentation processes.- Enzyme Hicrob. Technol, I982, v.4"N.6tp ., 370−380.
- Spitzer D.W. Maximization of Steady-state bacterial production in a chemostat with pH and substrate control" — Bio-technol. and Bioeng., 1976, v. 18, p.176−178.
- Swarfcz J.E., Cooney G.L. Indirect fermentation measurements as a basis for control.- Biotechnol. Bioeng. Simp, 1979, v.9*p.95−101*
- SzecLlacsek St. A model of «bacterial cell growth.-Rev. roum. biochim. ¦., I982, v. I9,N.2,p.I5I-I59.
- Takamatsu T., Shioya S., Shiota M., Eutabata T. Application of modern control theories to a fermentation process.-Biotechnol. Bioeng. Simp., 1979"v.9"P*283−501.
- Yamane K., Suzuki A., Hikotani M. and all. Effect of nature and supply of carbon sources on cellulase formation in Pseudomonas fluorescens var. cellulosa. /Yamane K., Suzuki A., Hikotani Iff., Ozava H., Nishizawa E.- J. Biochem., I970, v.67,N.I, p.9−18.
- Yamane T., Hirano S. Semi-hatch culture of microorganisms with, constant feed of substrate. J. Ferment. Technol., 1977a, v.55 «N.4,p.380−387.
- Yamane T. t Hirano S. Semi-hatch, culture of microorganism with, constant feed substrate. A mathematical simulation.-J. Ferment. Technol. tI977b"v.55,IU2tp. 156−165.
- Xamane T, Tsukano M. Effect of several substrate-feeding models on production of extracellular fi- amilase by fed-batch culture of Bacillus megaterium*- J. Ferm. Technol., 1977, v.55 «N.3 «P .232−242 .
- Urn N.S. On feed batch, hydrocarbon fermentation.-Biotechnol. and Bioeng., 1976, r. 18, p.1635−1637.
- Yondo Sh., Kaushik K., Veokatasubramanian K. Two (carbon)-substrate continuous cultures: multiple «steady-states» and their stability.- Biotechnol. and Bioeng., 1978, v.20,p.1479−1485.
- Toon H., Klinzing G., Blanch. H.W. Competition for mixed substrates by microbial populations.- Biotechnol. and Bioeng., 197 719, N.8,p.1193−1210.
- Yoshida F., Yamane T., Makamoto E. Fed-batch hydrocarbon fermentation witch colloidal emulsion feed.- Biotechnol. and Bioeng., I973"v.I5,N.2,p.257−270.