when the gas-retaining capacity of the system and the phase separation surface decrease 
and the oxygen state of the medium deteriorates. 

Let us analyze the right side of the equation (2.12) in more detail. Conditions of 

biomass synthesis of microorganisms determine the presence of nutritional components 
in the culture medium that correspond to certain specific mass and surface tension 
viscosity, the margins of which are nominally limited. It is obvious that the aggregate of 
dissolved substances determines the index of osmotic pressure, which is conditionally 
stabilized in the influx modes. From here it is possible to draw a conclusion regarding the 
same stabilization of the mass transfer coefficient for these parameters. However, the 
hydrodynamic modes have double effects, which are related to the mass transfer 
coefficient and the contact surface of the phases, or they are generally responsible for the 
volumetric mass transfer coefficient 

v

k

. 

Since the intensity of hydrodynamic modes depends on gas retention capacity, the 

search for the root cause or causes should begin with determining the parameters affecting 
it. The answer to the question regarding the impact of aeration level is always positive [5-
8]. Thus, an increase in the amount (intensity) of the air inflow introduced into the system 
increases the gas retention capacity. The method of evaluating the intensity of aeration 
based on the amount of air in m

3

 of the medium per unit of time is based on this fact. In 

this case, the possibility of simulating hydrodynamic modes, including those in mediums 
with different geometry, is displayed, which is represented by different ratios of the cross-
sectional area and height in isochoric devices. The flaw of this assertion arises from the 
question of what effect the height of the liquid phase layer has on the gas-holding capacity, 
since the answer should be the following: the increase in height (with the corresponding 
decrease in the cross-sectional area) increases the gas retention capacity if the other 
conditions in the isochoric device are the same. This means that using this method for 
evaluating the simulating of aeration modes is incorrect, since the increased height of the 
device for the synthesis of microorganisms almost doubles the gas retention capacity of 
the system. 

The simulating problem is solved by applying the concept of reduced gas phase 

velocity [1], which is determined by the ratio of the gas flow V (m

3

/s) to the cross-sectional 

area of the device: 

 

ап

red

f

V

w

=

. m/s 

(14) 

Thus, the mode of hydrodynamic simulation in the medium corresponds to the 

approximation of 

const

w

red

=

. That means the reduction of the gas flow V with the 

multiple reduction of the cross-sectional area 

ap

f

 and, conversely, the corresponding 

increase for isochoric devices. 

The expediency of using the parameter 

red

w

 in simulating aeration modes is 

confirmed by comparing the energy costs of delivering gas flows into the medium [4]. 

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