Как правило, кинетика роста аэробных культур микроорганизмов зависит не от одного субстрата, а от двух. Вторым субстратом, влияние которого часто преобладающее, является кислород. Общая зависимость может быть представлена в виде альтернативного уравнения
 (9.43)

Если ферментационное оборудование недостаточно интенсивное, эта зависимость вырождается в однофакторную зависимость от концентрации растворенного кислорода С:
 (9.44)

Уравнение баланса биомассы в непрерывном процессе с лимитированием кислородом такое же, как при лимитировании обычным субстратом, только вместо концентрации негазообразного субстрата S в уравнении использована концентрация растворенного кислорода С:
 (9-45)

Из условия стационарности dX/dt = 0 можно найти значение установившейся концентрации растворенного кислорода:
 (9.46)

Уравнение материального баланса для субстрата дополняется поступлением кислорода за счет массопередачи в жидкую фазу:
 (9.47)

Последним членом уравнения в связи с низкой растворимостью кислорода в жидкости можно пренебречь.

Для стационарного состояния (dC/dt = 0) можно записать:
 (9.48)

Отсюда
 (9.49)

Концентрация негазообразного субстрата S, хотя и не лимитирует процесс, также зависит от D:
S = S₀ – Х/Y_XS, (9.50)
или
 (9.51)

Производительность хемостата определяется формулой
 (9.52)

Следовательно, производительность существенно зависит от величин K_Lα и С*.

Критическая скорость разбавления D_KP определяется по выражению
 (9.53)

Полученные зависимости представлены на рис. 9.10. На рис. 9.11 показано, что в данном случае с возрастанием коэффициента разбавления продуктивность все время снижается, так как снижается скорость сорбции кислорода. Однако при некотором достаточно малом значении скорости разбавления концентрация негазообразного субстрата в соответствии с (9.50) снижается настолько, что начинает лимитировать рост биомассы. При этом зависимость Q_X(D) приобретает вид, характерный для хемостата. Этот участок изображен пунктирной линией.

Рис. 9.10. Зависимость стационарных концентраций биомассы X,
растворенного кислорода С и нелимитирующего негазообразного субстрата S
от скорости разбавления в хемостате при лимитировании кислородом; D₀ –
скорость разбавления, при которой происходит переход от лимитирования
негазообразным субстратом к лимитированию кислородом

Рис. 9.11. Зависимость продуктивности по биомассе
от скорости разбавления в хемостате с лимитированием по кислороду

Таким образом, в этом случае оптимальной скоростью разбавления является как раз точка переключения лимитирования с растворенного в жидкости субстрата S на кислород.

Повышение величины KLa (т. е. массообменных возможностей аппарата) позволяет сдвинуть эту точку вправо и получить более высокую производительность процесса по биомассе.