基于摄氧率的分批发酵过程阶段辨识

针对发酵阶段难以在线辨识的问题,提出了一种基于摄氧率的需氧型发酵过程阶段辨识方法.利用在线可测的摄氧率对处于特定发酵阶段的比生长率进行预估,再利用比生长率的预估值进行发酵阶段的在线辨识.由于摄氧率极易在线获得,所以这种辨识方法非常容易实现.针对诺西肽发酵过程,利用所提出的方法进行发酵阶段的在线辨识,阶段辨识结果与过程知识相一致.这不仅可以增进对当前生产状况的了解,而且可以指导适时地实施各种控制策略,从而提高产品的质量.     

一类非线性动态系统的参数辨识和状态估计

为了对青霉素发酵过程采用计算机控制，提出了一种适合于一类非线性动态系统参 数辨识的方法。同时，根据在线获取的可测信息（二氧化碳释放率），利用随机状态估 计原理，实时估计了青霉素发酵过程中不可测的状态变量（菌体浓度、基质浓度、产 物浓度）。对实验室和生产现场提供的几批数据进行了计算机仿真，结果表明：文中所 提供的技术方案对青霉素生产过程实现状态监控是可行的。     

摇瓶发酵过程中OUR,CER和RQ的在线检测

用一种特制摇瓶可在线检测摇瓶发酵过程中Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ２的浓度变化，继而能进一步得出过程中摄氧率，二氧化碳释放率和呼吸商随发酵时间的变化，并以酵母菌为对象菌种进行了实验研究。结果证明该实验装置和实验方法是可靠的。     

自校正模型算法控制及其在青霉素发酵中的应用

针对发酵过程的特点,将参数估计技术引入模型算法控制(MAC),构成自校正模型算法控制,用于时变和非线性的青霉素发酵过程。以在线估计的排气二氧化碳释放率(CER)的脉冲响应模型为基础,进行预测控制,从中求得最佳加糖控制率,使CER跟踪理想变化轨迹,实现对生产的优化控制。仿真结果证明了上述控制算法的可行性和有效性。     

基于DRFNN的赖氨酸发酵生物参数估计

赖氨酸发酵过程是一个复杂的非线性强耦合动态过程,发酵过程中某些关键生物参数(如菌体浓度、基质浓度、产物浓度)难以实时在线检测.针对这些问题,建立了基于动态递归模糊神经网络(DRFNN)的赖氨酸发酵生物参数估计软测量模型.利用主元分析法建立发酵过程中在线不可测参数的软测量模型,应用动态递归模糊神经网络所具有的自学习、自适应能力以及对任意非线性的逼近能力,对该模型进行辨识,从而达到预测这些关键生物参数的目的.仿真结果表明该方法能够对赖氨酸发酵过程中不可在线测量的生物参数进行估计,且达到了较高的精度.     

发酵过程中氧平衡的参数相关性分析

研究了在发酵过程中不同程度地改变搅拌转速及温度对氧吸收率（ＯＵＲ）、二氧化碳释放率（ＣＥＲ）、溶解氧（ＤＯ）等在线参数的影响，通过对ＯＵＲ（ＣＥＲ）与ＤＯ的相关性分析，可了解在发酵过程中影响氧平衡的限制性因素。当ＤＯ与ＯＵＲ的趋势具有相反性，表明限制因素为细胞水平的菌体代谢问题，若ＤＯ与ＯＵＲ的趋势具有同一性，限制笥因素为工程水平的氧传递因素，表明溶氧处于临界氧以下。     

基于数据相似度的间歇过程在线监控

为了提高间歇过程批次之间产品的一致性,并及时发现过程中的异常情况,提出一种基于过程数据相似度的多变量统计监控方法对间歇过程的操作进行在线监控.该方法将正常批次轨迹与参考批次轨迹之间的相似度作为一种新的监控指标,并利用核密度方法估计相似度的概率密度函数,计算出控制限,在批次反应过程中利用Kalman滤波器对当前批次的数据进行实时的估计从而实现在线监控.该方法和传统多向主元分析方法的监控性能在一个青霉素发酵仿真系统上进行了比较.仿真结果表明: 该方法检测出渐变型扰动比MPCA方法提前了30 h.     

红霉素发酵过程前期参数相关分析及调控

对红霉素发酵过程前期调控策略进行了研究,从宏观代谢流的变化着手,对表征细胞代谢特征的参数进行了相关分析,对发酵前期的摄氧率(OUR)、二氧化碳释放率(CER)及呼吸商(RQ)相关变化及红霉素发酵前期CER与pH的变化进行了分析,确定了合适的调控方式,在工业规模发酵罐上通过控制发酵过程前期补糖速率等措施,使发酵平均水平从原来的4500u／mL提高到了6000u／mL。     

发酵过程生物量软测量虚拟仪器系统的集成

本文根据发酵过程生物量检测特点,基于虚拟仪器技术提出了一种全新的生物量在线检测系统集成方法,该系统采用PXI（PCI Extensions for Instrumentation）总线硬件平台,结合软测量算法,有效地实现了生物量在线估计。给出了该系统的集成原理和实现方法,及系统的硬件和软件设计。实验研究表明,集成的发酵过程生物量软测量虚拟仪器系统,能够充分利用软测量技术和虚拟仪器技术的各自优势,系统硬件配置灵活,实用性强,并能得到较高的发酵过程生物量在线测量精度。     

智能化微生物发酵乙醇浓度在线检测仪的研制

乙醇浓度是微生物发酵过程中重要的过程参数,直接影响着发酵过程的控制和优化.基于半导体材料的气敏效应,提出了一种生物发酵过程中乙醇浓度在线检测方法.该方法利用系统辨识建立乙醇浓度的在线测量模型,以微控制器为核心的嵌入式系统完成信号采集、数据分析与处理;在此基础上研制了乙醇浓度在线检测仪,给出了在线检测仪的系统组成框图以及系统的硬件设计和软件设计.实验与分析表明,所设计的乙醇浓度检测仪能够在线检测发酵过程中的乙醇浓度,所测乙醇溶液体积百分比范围为0.00-8.00%,具有较高的检测精度,绝对误差小于0.1%,重复性好,能够很好地满足微生物发酵工业应用需求.     

口虾蛄能量代谢的初步研究

在室内实验条件下,测定了温度和体重对口虾蛄耗氧率、排氨率和二氧化碳排泄率的影响。实验结果表明,随个体重量的增加,口虾给单位体重的耗氧率、排氨率和二氧化碳排泄率均减小,呈负相关的幂指数关系,均符合Y＝aWb模式。随温度增加,口虾蛄的耗氧率、排氨率和二氧化碳排泄率均增加。根据0／N和呼吸商（Q）可知,口虾蛄能量代谢的底物主要为蛋白质,其次为脂肪和碳水化合物,其比例为61：23：16。     

枯草芽胞杆菌肌苷发酵过程参数相关分析

基于参数相关的研究方法已成功地应用于多个发酵产品的过程优化,本文通过对枯草芽胞杆菌肌苷生产过程的尾气变化规律、碳氮源消耗和产物浓度的分析和计算,并根据摄氧率(OUR)、二氧化碳释放率(CER)、呼吸熵(RQ)和产物得率(YP/G)的相关性,在工程尺度将发酵过程分为4个阶段,为其他尺度的研究和过程优化提供了线索。     

煅烧方法对钙基二氧化碳吸收剂吸收率的影响

采用煅烧石灰石方法合成了钙基二氧化碳吸收剂,考察了煅烧方法对钙基二氧化碳吸收剂吸收率的影响.利用孔径(孔隙度)分布测定、比表面积测定、扫描电镜及热重分析等对钙基二氧化碳吸收剂进行结构表征和分析测试.结果表明,采用马弗炉煅烧所得钙基二氧化碳吸收剂吸收率较为满意.     

基于支持向量机的生物发酵过程软测量建模

针对最小二乘向量机的缺陷,提出了一种改进的最小二乘支持向量机回归方法.根据输入变量和样本点间欧氏距离的大小,去除回归模型中大部分的样本点,从而获得回归模型的“稀疏”特性,大大提高计算速度.同时,将这一方法应用于生物发酵过程,建立了青霉素发酵过程中产物浓度的软测量模型,实现了青霉素浓度的在线预估.仿真结果表明,这一方法为生物发酵过程中难于在线测量质量参数的实时监测提供了一个有效的手段.     

二氧化碳对酿酒酵母生长代谢的抑制

在发酵生产中,酿酒酵母有时处在高浓度的CO2环境下,而高浓度的CO2会影响酵母代谢,抑制酵母生长,造成发酵缓慢或停滞。因此,全面了解CO2对酵母生长代谢的抑制机制,系统分析各种机制间的相互关系,对控制发酵过程,优化发酵工艺有重要意义。     

活性炭负载纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

通过特殊液相沉淀法制备出纳米二氧化钛粉体,利用二氧化钛的催化性能及活性炭的分散性能,通过浸渍法得到活性炭负载的纳米二氧化钛,探究此催化剂在自然光照射下对工艺模拟废水——酸性品红溶液的降解率。探讨不同的复合比例、催化剂的投入量对光催化效率的影响以及催化剂回收再利用问题。结果表明,二氧化钛与活性炭质量比为2：1时的催化效果最好,对于160mL质量浓度为10mg/L的酸性品红溶液投入该催化剂1g时催化效果最好,在50min后,降解率达到98%,回收再利用的催化剂在50min内降解率达到97%,与第一次的降解率相近。