Comparing these two cases leads to the conclusion that isothermal changes prevail in 
phase separation surfaces and intensification of mass transfer under the influence of 
variable pressures. 

 

CONCLUSION 

1. The presented mathematical formalizations point to the interconnections in the 

dynamics of transformation and synthesis of substances according to the matter balances. 
This means the ability to create a control system for synthesis processes based on tracking 
the changes in concentrations of sugar, microorganisms, dissolved oxygen, ambient 
temperature, etc. 

2. Among the effective factors of influencing mass exchange processes in the 

separation surface between the liquid and dispersed gas phases are the variable pressures 
in the gas phase above the liquid and the limit of velocities in the created gas-liquid 
circuits. 

3. The general increase of pressure in the gas phase means the possibility of 

increasing the oxygen saturation constant c

s

 in order to intensify the mass transfer in these 

processes. 

4. Simulation of hydrodynamic aeration modes of culture media is achieved based 

on the physical concept of reduced gas phase velocity. 

5. Aeration of the medium with compressed air is accompanied by N

2

 reverse in the 

phase separation surface under the influence of hydrostatic pressures due to the saturation 
of the liquid phase with nitrogen. This feature, in most cases, does not gather the attention 
of modern researchers. 

0,004 

0,008 

0,012 

0,016 

0,02 

0,2 

0,6 

1,4 1,8 

2,2 

2,6 

Figure 5. Dependency between the dissolution rate 
of oxygen and the ratio of initial and fluid pressure 

dM O

dτ 

, kg/s 

0,005 

0,01 

0,015 

0,02 

0,025 

0,2 

0,6 1 

1,4 

1,8 2,2 

2,6 

Figure 6. Dependency between the dissolution rate 

of oxygen and the ratio of pressures: 1 – dissolved 

oxygen concentration is 0.002 kg/mм

3

; 2 – 

dissolved oxygen concentration is 0.001 kg/mм

3

 

Р

(in)

/Р 

dM O

dτ 

, kg/s 

Р

(in)

/Р 

- 1791 -