دانسکار و همکاران طی تحقیقی در سال ۲۰۰۳ روند تشکیل پلی هیدروکسی بوتیرات توسط باکتری Azotobacte
Vinelandii برروی گلوکز را در یک راکتور غیر پیوسته بررسی کردند. در این تحقیق از میان مدلهای مختلف غیر ساختاری جهت بررسی سینتیک تولید بیوپلیمر، مدلهای مونود ولجستیک برای سینتیک رشد و لودکینگ پایرت و لودکینگ پایرت تغییر یافته جهت تشکیل محصول وسینتیک مصرف گلوکز بهترین برازش را داشتند و همچنین پارمترهای سینتیکی به دست آمده منطقی بودند[۵۷].

در سال ۲۰۰۵ لیو و همکاران ، مدل سینتیکی وابسته به تغییرات غلظت اولیه سوبسترا نسبت به غلظت اولیه جرم سلولی را در مورد میکروارگانیسم R. eutropha به کار گرفتند[۵۸] .در مطالعه دیگری وانگ و همکاران در سال ۲۰۰۷ با تغییر مدل سینتیکی لیو و همکارانش روند رشد سلولی در فرایند غیر پیوسته را مورد بررسی قرار دادند که در آن تحقیق، بیوپلیمر درون سلولی و جزئی از حجم سلولی در نظرگرفته شد. همچنین فرض شده است که ممانعت سوبسترائی بر روی رشد سلولی وجود ندارد[۵۹].
در فرایندهای نیمه پیوسته اغلب تحقیقات جهت تخمین زدن پارامترهای سینتیکی بر اساس پارامترهای بدست آمده در فرایند غیر پیوسته و کموستات^[۳۷] می باشد در حالیکه بقیه پارامترها میتواند توسط روابط استوکیومتری یااز طریق کارهای انجام شده بدست آید.در هر حال همچنانکه ضرایب و پارامترهای بازدهی فرایند و سینتیکی بسیار وابسته به میکروارگانیسم مورد مطالعه ، محیط کشت وهمچنین نوع فرایند بیولوژیکی هستند، تخمین و تقریب مناسبی بین مقادیر شبیه سازی شده و مقادیرواقعی به دست نمی دهند.بنابراین تحقیقات سیستماتیکی مورد نیاز می باشد که شبیه سازی مناسب حاصل شود.
مطالعات متعددی در زمینه مطالعات سینتکی و مدلسازی ریاضی در فرایندهای نیمه پیوسته انجام پذیرفته است . مولچاندانی و همکاران در سال ۱۹۸۹مدل ریاضی جهت شبیه سازی فرایند نیمه پیوسته ارائه دادند. که در آن نشان داده شد که شدت رشد ویژه میکرو ارگانیسم R. eutropha ATCC 17697 وابسته به میزان منبع نیتروژن وکربن استفاده شده جهت تولید بیوپلیمر می باشد.بنابراین مدل ارائه شده میزان ممانعت سوبسترا یا ماده اولیه کشت را در نظر می گرفت[۶۰].شاه حسینی در سال ۲۰۰۴ مدلی با بهره گرفتن از مدل مولچاندانی ارائه داد که در فرایند های مشابه با همین میکرو ارگانیسم تخمین بهتری جهت داده های سینتیکی ارائه میداد[۶۱].در تحقیق دیگری در همین سال پت واردان و همکاران براساس داده های فرایند غیر پیوسته یک مدل ریاضی توسعه دادند قابلیت کاربردی مدل مذکور برای شبیه سازی استراتژی خوراک دهی برای افزایش تولید بیوپلیمر و تجمع آن در سلولها مورد استفاده قرار گرفت[۲۲].کارهای انجام شده در سالهای اخیر نیز برپایه تحقیقات مذکوربوده است که مدلسازی استراتژی فرایند نیمه پیوسته در میزان خوراک دهی وتعیین پارامترهای موثر، بر اساس داده های آزمایشگاهی فرایند غیر پیوسته بدست می آید.
۱-۱۱- انتقال اکسیژن طی فرایند بیولوژیکی تولید بیوپلیمر
اندازه گیری ضریب انتقال جرم در بیوراکتور به منظور تثبیت بازده هوادهی و تعیین میزان تاثیر متغیر های فرایند بر روی میزان اکسیژن غیر محلول ضروری می باشد. روش های متفاوتی جهت تعیین میزان اکسیژن انتقال یافته در بیوراکتور توسعه یافته اند. در این میان روشهائی مخصوص اندازه گیری میزان انتقال اکسیژن می باشند[۶۲]. هنگام انتخاب روش مناسب مشخص بودن عوامل زیر ضروری می باشد:
۱- سیستم هوادهی و هموژناسیونی که استفاده می شود
۲- نوع بیوراکتور و طراحی مکانیکی آن
۳- ترکیب محیط کشت فرایند بیولوژیکی
۴- اثرات جانبی حضور میکروارگانیسم
۱-۱۱-۱- روش های اندازه گیری   :
۱- روش اندازه گیری   بدون مصرف بیولوژیکی اکسیژن
در غیاب میکروارگانیسم وقتی که واکنشهای بیوشیمیائی در نظر گرفته نمی شوند در این حالت داریم:
بعضی از روش های اندازه گیری بر اساس معادله فوق می باشند .
۲- روش شیمیائی:
جزء اولین روش های تایید شده می باشد .در حالت کلی این روشها برای تعیین ضریب انتقال جرم دربیوراکتورهای دارای توزیع کننده به علت تغییر خواص فیزیکوشیمیائی توصیه نمی شود .این روش مقادیری بالاتر از مقادیر واقعی را نشان می دهد،زیرا سرعت جذب بواسطه واکنشهای شیمیائی سریع در فاز مایع افزایش می یابد در صورتیکه شرایط آزمایش کنترل نشود.
۲-۱- روش اکسیداسیون سولفیت سدیم
این روش که بر اساس واکنش شیمیائی سولفیت سدیم به همراه اکسیژن نامحلول می باشد که در حضور کاتالیزور ،تولید سولفات می کند.، در سال ۱۹۴۴ توسط کوپر و همکاران معرفی گشت[۶۳].
دریک محدوده غلظتی سولفیت سدیم (بین ۰۴/۰ تا N1) برای واکنشهای بسیار سریع که غلظت اکسیژن میتواند صفر در نظر گرفته شود، سرعت واکنش بسیار سریع تر از سرعت انتقال اکسیژن می باشد بنابراین سرعت اکسید شدن توسط سرعت انتقال جرم اکسیژن کنترل می شود. با تعیین سرعت کل می توان نرخ انتقال اکسیژن را مشخص نمود.
۲- ۲- میزان جذب
این روش توسط دانکورت و همکاران در سال ۱۹۶۶ بوجود آمد که براساس جذب دی اکسید کربن در محلول بازی می باشد.به منظور استفاده از روش مذکور باید واکنش از درجه اول باشد[۶۳].
۳- روش های فیزیکی
روش های فیزیکی پاسخ الکترود شناساگر اکسیژن به تغییرات غلظت در محیط را در شرایط غیر ساکن به کار می گیرند. این
روشها امروزه بسیارجهت تعیین نرخ انتقال اکسیژن مورد استفاده قرار میگیرند زیرا اساس آنها بر پایه تعیین غلظت اکسیژن نامحلول طی فرایند جذب یا دفع اکسیژن در محلول می باشد.
سانچز وهمکاران در سال ۲۰۰۰، پاتلی وهمکاران در سال ۲۰۰۵، کلارک و همکاران وزان وهمکاران در سال ۲۰۰۶ از همین روش جهت تعیین نرخ انتقال اکسیژن در محلول استفاده کرده اند[۶۳-۶۴].
۴- مدل دینامیک
در این تحقیق ،جهت اندازه گیری ضریب انتقال جرم اکسیژن در بیوراکتور ازمدل دینامیک استفاده شده است که اولین بار توسط تاگوچی همکاران در سال ۱۹۶۶ مطرح گردید[۶۲]. در این روش میزان فعالیت تنفسی میکروارگانیسم هائی بصورت فعال در بیوراکتور در حال رشد هستند، اندازه گیری می شود.اگر منبع تامین اکسیژن بیوراکتور بسته شود ،غلظت اکسیژن غیر محلول با سرعتی معادل مصرف اکسیژن طی فعالیت تنفسی میکروارگانیسم کاهش خواهد یافت.
این روش بسیار آسان بوده ودرحین فرایند بیولوژیکی قابل استفاده می باشد ،زمانی که زمان پاسخگوئی الکترود اکسیژن کمتر از زمان لازم برای فرایند های انتقال جرم پیشنهاد شده باشد. گارسیا و همکاران در سال ۲۰۰۰ ، باندافیت و همکاران و جلال و همکاران در سال ۲۰۰۶ از این روش جهت اندازه گیری ضریب انتقال جرم اکسیژن استفاده کرده اند[۶۲-۶۳].
۱-۱۲- استفاده پلیهیدروکسیآلکانواتها در صنایع
شروع تولید پلیهیدروکسیآلکانواتها، توسط دو شرکت به نامهای Zeneka و Biopol، از اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی آغاز گردید. بنا به دلایلی، نظیر پایینبودن میزان بهرهدهی، بالا بودن هزینه استخراج و خلوص پایین بیوپلیمر تولیدشده، این دو پروژه نیمهتمام ماند و فعالیت مجدد آنها، یک دهه به تاخیر افتاد[۳۰]. تولید تجاری اولین بیوپلیمر از خانواده پلیهیدروکسیآلکانواتها توسط شرکت ICI ^[۳۸]صورت پذیرفت و پلیمر تولیدشده، بیوپل^[۳۹] نامگذاری گردید[۶۵]. همچنین شرکت Chemi Linz اتریش در سال ۱۹۹۰ در مقیاس پایلوت پلی هیدروکسی بوتیرات را توسط باکتری Alcaligenes latus از ساکاروز در حجم ۱۰۰۰ کیلوگرم در هفته تولید کرد[۳۰] یکی از اولین شرکتهایی که در مقیاس تجاری اقدام به تولید پلیهیدروکسیآلکانواتها نمود، شرکت Metabolix بود که در سال ۱۹۹۲ تاسیس شد. این شرکت توانایی تولید طیفی از پلیهیدروکسیآلکانواتها، با بهره گرفتن از گلوکز به عنوان منبع کربن را داراست و بخاطر تلاش در گسترش تولیدات زیستی، تاکنون جوایز متعددی از سوی سازمان انرژی آمریکا کسب کرده است. این شرکت در سال ۱۹۹۸ توانایی تولید کوپلیمر پلیهیدروکسیبوتیرات- والرات را یافت. یکی از کاربردهای این کوپلیمر استفاده در پوششهای ضد آب نظیر پوشش سطح کارتهای اعتباری بود. هزینه اعلام شده از سوی شرکت برای تولید پلیهیدروکسیآلکانواتها در سال ۲۰۰۲، کمتر از یک دلار برای هر پوند اعلام شده است[۹]. طبق اعلام مقامات تجاری این کمپانی، سالیانه، تقاضایی معادل ۲ میلیون پوند برای این دسته از پلیمرها وجود دارد و در صورتی که این قیمت به کمتر از ۵۰ سنت تنزل یابد به ۳ میلیون پوند در سال خواهد رسید. از شرکتهای معتبر و پیشگام در این زمینه شرکت Monsanto است که از این بیوپلیمر در تولید کارتهای اعتباری، لیوانهای یکبار مصرف، کیسههای پلاستیکی قابل کمپوست و بستهبندیهای مواد آرایشی استفاده میکند. در سال ۱۹۹۶ این شرکت، حق تولید کوپلیمر هیدورکسی بوتیرات و والرات را از کمپانی Zeneka با هدف تولید پلی هیدروکسی بوتیرات - والرات توسط گیاهان اصلاح ژنتیکیشده، خریداری نمود. در سال ۲۰۰۶، Metabolix و Archer Danielz Midland شرکت تجاری مشترکی بنام Telles تاسیس نمودند که هدف آن تجارتی کردن بیوپلیمر PHAs با نام تجاری^TM Mirel بود. آنها ساخت اولین پالایشگاه زیستی تولید بیوپلاستیک دنیا را در آیووا شروع کردهاند و طبق برنامه از اواخر سال ۲۰۰۸ توان تولید ۱۱۰ میلیون پوند رزین Mirel در سال را خواهند داشت. بغیر از کمپانیهایی که در جدول ۱-۶ ذکر شدهاند و مهمترین و فعالترین شرکتها در زمینه تولید پلیهیدروکسیآلکانواتها محسوب میگردند، محصولات دیگری نیز تولید شدهاند که یکی از معروفترین آنها تولید بیوپلاستیک Natureworks^TM توسط شرکت Cargill میباشد. این پلیمر، نوعی از پلیمرهای اسیدلاکتیک (PLA) و تولید آن حدود ۱۴۰ هزار تن در سال است.
پلی هیدروکسی آلکانوآتها( PHAs) محدوده گسترده ای از کاربردها را با توجه به خواص جدید شان دارند. در ابتدا آنها در نوارهای بسته بندی، کیسه های دستی، ظروف نگهدارنده و روکش کاغذ استفاده شدند. کاربردهای مشابه پلاستیکهای معمولی مثل لوازم دورانداختنی، ریش تراش، پوشک بچه ، لوازم بهداشتی زنان، لوازم آرایشی، قوطی شامپو و فنجان مقدوراست. PHAs علاوه بر توان کاربردی در قطعات پلاستیکی می تواند بعنوان پیش ماده کایرال برای تولید شیمیایی مواد فعال نوری نیزاستفاده شود[۱۸]. این بیوپلیمرها مخصوصاٌ در حامل های تجزیه پذیر داروهای با دوز کم در طولانی مدت، هورمون، حشره کش ها و آفت کش ها استفاده شده اند. آنها همچنین به عنوان مواد استخوان مصنوعی بخاطر خاصیت پیزوالکتریکشان نیز استفاده شده اند. از دیگر استفاده های درمانی آنها می توان به بشقابک های استخوانی، بخیه، و جایگزین رگهای خونی اشاره کرد[۱۸] .
جدول ۱-۶- شرکتهای تولیدکننده پلیمرهای زیستتخریبپذیر[۱۵, ۱۸, ۳۴]