- Ảnh hƣởng của chiều cao tháp:
a.Có thấm; b Không có sự vận chuyển nhờ thấm; 1 Vùng trao đổi chất; 2 Vùng khuếch tán; 3 Vùng thấm
Mô hình sinh hóa-vật lý cuối cùng của vi sinh vật đƣợc thấy rõ ở dạng tế bào bao gồm vùng bên trong mà ở đó xảy ra quá trình trao đổi chất và vùng vận chuyển bên ngoài (hình 3.12). Sự thấm của cơ chất qua vùng ngoài tuân theo định luật Fich (3.1), còn quá trình trao đổi chất bên trong tuân theo phƣơng trình Mekhaelis-Menten (3.2). Ở trạng thái ổn định, dòng cơ chất qua vùng vận chuyển bằng vận tốc tiêu thụ nó trong quá trình trao đổi chất, có nghĩa là:
(3.3)
Quá trình vận chuyển do sự dịch chuyển là đặc thù đối với những cơ chất có phân tử lớn, đặc biệt đối với nguồn cacbon, còn các phân tử nhỏ hơn ví dụ nhƣ CO2 vận chuyển hoàn toàn do khuếch tán phân tử. Vì vậy, một số cơ chất tùy theo đặc điểm của chúng mà quá trình vận chuyển đƣợc đƣa về khuếch tán đơn giản với giai đoạn nối tiếp là trao đổi chất (hình 3.10b). Thực tế hai hình 3.10a và 3.10b là đặc trƣng cho một vài quá trình có đồng thời cả hai cơ chất khác nhau.
Mô hình động học đối với sinh khối
Trong công nghiệp vi sinh, vi sinh vật đƣợc sử dụng ở hai dạng hạt keo tụ sinh học hoặc màng sinh học, có kích thƣớc lớn hơn rất nhiều so với một tế bào vi sinh vật đơn lẻ. Đó là bản chất gel của vi sinh
vật và do tác động bên ngoài của dòng lỏng đến vi sinh vật là tƣơng đối nhỏ.
Mô hình cấu trúc dạng hạt keo tụ và màng sinh học đã giả thuyết rằng các vi sinh vật phân bố đều trong lớp gel giữa các tế bào. Phần thể tích lớp gel đƣợc đánh giá theo chế phẩm ly tâm giao động trong khoảng 23-39%. Việc so sánh sơ đồ vật lý của sinh khối với sơ đồ quả cầu rắn bao trong cấu trúc xốp (hình 3.10) có giá trị tự do tƣơng đƣơng nhau là rất có ý nghĩa.
d[S] dr [S] Km + [S] -D = rMAX (a) (b) 01 02 03
Hình 3.10. Mô hình sinh khối a. Màng sinh học; b. Hạt keo tụ