质量能量守恒相关翻译

1、形成主要代谢物的质量一能量守恒摘要：选定的主要代谢主要产物的形成的质最能最平衡计算是建立在分析实验和文献数据 的基础上。使用平衡方程测定化学计量系数，热力学效率和发酵热实际上就是一种说明。 使用符号：yb,s,p生物质，基质，产物还原性的程度(imolc/lmo 1电了)5b,s,p生物质，慕质，产物的质量分数(g/g)臥一转换成生物质的热力学效率() 环一转换成产物的热力学效率() yx/s与收益有关的牛物量(g/g) ysl与理论收益有关的生物量(g/g) yp/sl与理论收益率冇关的产物(g/g) 边如一丿犬氧过程的化学i 1-fi系数(mol/l) x».xn好样过程的化学计

2、量系数(mol/l) ql发酵热(kj/g) qs热流(kj/g) ms一ch©类型的基质的分了质量(g) 凡一氧气吸收速率(mol" if1) h°b,p,s生物质，产物，基质的自由焙(kj/mol电子)选定代谢产物的质量一能量守恒计算建立在对实验和文献数据进行分析的基础上。使用 化学计量系数，热力学效率和发酵热确定的平衡方程是实际上的说明。微生物处理过程分析必须有质量一能量平衡过程，它來源于两个观点：数字模型的识别 和优化口动控制系统的主要过程的建设。过程控制z间的平衡设置限制是可以被影响的。这 个平衡提供了一个衬底部门的增长时期和产品的形成流程图，并描述了在

3、发酵热形势下化学 能量的利用率和这一过程的热力学效率。它还包括牛物转化的化学计量学，化学计量学反映 了选定的工艺参数对微生物活动的影响。理论和结果宏观上好氧和厌氧过程的质量一能量守恒是基于自山电子的质量和能量的平衡和最重 要的捐助者和受休自由电子的元索。这种平衡可以被在这过程屮有关键作丿ij的具他元索所代 替。从化学元素的构成，产品和牛物量可以计算出两个主要参数：还原性程度和质量分数。 这些参数对理论生物量和产品产虽的估计系数非常重要。下面的方程指出了生物一般形式的 元素组成和相关摩尔数：yb=4 + a-2b-3z (1 a)8b= m(c)/m(chaobnz) (2a)下而的方程对基质和

4、chaob类型的产物是有效的，分别为：ys=4+a-2b (lb)8s = m(c)/m(chaob)(2b)yp= 4 + a 2b (lc)8p= m(c)/m(chaob)(2c)由理论产最系数导出的两个方程对产物的形成和增长是启效的：y(x/s)t= ys *' §b(3a)y®s)t=儿 cis/yp *p(3b)这些系数推导出的条件为c物质100%转化为牛:物量或产站。他们代表可能的最大收益, 用于评佔的发酵设备的能力，即其最大负载和分离的投影单元。表1总结了主要代谢产物的 相关数据，例如柠檬酸，乙醉，生物量和甲烷。表1平衡参数微生物基质产物公式y8y（

5、s）ty（p/s）t酵母菌酵母葡萄糖ch l860o.56no.l74.200.480.801w霉属真菌尼h尔葡萄糖ch 1.62o0.75n0.124.030.480.83假丝酵母菌亚硫酸盐蒸煮液ch 1.84o0.57n0.124.660.450.85发酵单胞菌属mobilis葡萄糖ch l860o.5ono.204.200.490.75葡萄糖choo4.000.40ch 1.65o0.77n0.064.390.56甲烷ch48.000.750.29葡萄糖甲烷ch48.000.750.27葡萄糖柠檬酸chi.33oi.123.000.371.42葡萄糖乙醇ch3o0.56.000.520.

6、51牛物量转化的热力学效率和产品由两个方程表示:nb= yx/s/y（x/s）t too np=yp/s/y（p/s）t 100 （4）表2热力学效率微生物因此，实验产最系数和生物转化率依赖于微生物的活性，这个活性被工艺参数和分析方 法的准确性，这个方法使我们能够分析包括细胞内浓度的所冇副产品。表2总结了计算生物 转化效率的价值，例如柠檬酸生产，乙醇发酵和生物产量。制定平衡的下一步是估量化学计量系数。c物质和自由电子的平衡由与1摩尔c物质 有关的厌氧和好氧过程的一般牛化方程所描述。chaob+ ainh4* a2chaobnz+ a3chaob + a4co2 + a5h +chaob + x

7、nh4 + x2o2一x3chaobnz + x4chaob + x5co2 + x6h 一各口的平衡如下所示：碳：1 = a2 + a3 + a4（ 5）1 =x3 +x4 +x5（6）等价电子：ys= a2yb + a3yp（7）ys4xc2 = x3yb + 5（8）通过修改7和8两个方程式来确定化学计量系数的关系。a2 =ys /y a * nb；a3 = ys/yp np（9）x3 =ys /y a * rib；x4 =ys/yp * np；x2 = ys - x3yb - x4yp/4 （10）实验数据表明，厌氧过程中化学计量系数z和a2 + a3（产品+生物质）达到0.68到0.

8、72 最人值的，这意味着c物质68%72%转化为生物量和产品，而只有30%转化为二氧化碳。如果化学计量系数a?, as的值和参数yb，yp是知道的，基于实验数据，是可以算出代 表反向控制的平衡ys的值。如果这个平衡吋不一致的那么不包括在平衡内形成的副产品或 者细胞内部结构重组被消耗的一定数量的能量。这样的能源消耗的特点是循环连续查看，然 而，一个基质，如酵母菌捉取物是不包含在平衡内的。尽管它的浓度相对较低，但具化合物 的组成是它成了一个关键的基质。在好氧反应过程中，系数x3+x4之和(生物质+产品)在0.58 到0.62的最人范围内，这就意味着，c物质的62%转化成生物质和产品，约40%转化为

9、为 c02o这些数据表明发生在最大的热力学附近的过程，因此，更高价位的生物转化是不能实 现的。从技术的角度來看，如果要设计和建造一个发酵罐和换热器，就有必要知道发酵温度， 热流的自主增长，产物和基质的消耗速率。以下关系式通过氧的化学计量系数推导有氧发酵 热(x2)-qs = 4 * x2qo/ms(11)qo代表117.04 kj / g的热量相当的自由电子。在有氧和厌氧发酵中计算热量的一般方程是：qs = 4.186 (ys8s)/12 (h°s- nbh°b- nph°p)(12)根据方程11计算出的柠檬酸产量的最人值qmax(x2=l )为12.6kj/g的

10、基质。根据表2 所示,q的增长和生产阶段计算分別为7.111.7kj/g和4.56.5kj/g。这个研究符合方程12, 因为根据方程计算出的值分别为&111.9 kj/g和4.36.6kj/g。如果基质的消耗(ds/dt)是已知的，那么热流也存在以卜关系式：q= ds/dt*qs (13)结果符合方程式qs= 0.452 * na (14)方程的制定棊于对氧气吸收速率的了解。发酵温度的值可以通过产品的使川价值和产牛的牛物量以及加上总质量能量平衡的过 程图的系数y x/q,y p/0来估计。上述宏观质能平衡的发展來描述保证一个常数生物质成分的住物质连续生产。当应用 于生物质生产的一批系统或产品(如乙醇、柠檬酸、等等)，馈料式或循环连续培养，生