基于改进粒子群算法的诺西肽发酵过程优化

在诺西肽补料分批发酵动力学模型的基础上建立了诺西肽发酵过程产量优化模型,根据发酵工艺选取了决策变量,并确定了变量的边界约束范围.针对标准粒子群算法在求解复杂优化问题时易于陷入局部最优的问题,利用混沌序列具有随机性和遍历性的特点,引入混沌迁移算子,提出了一种改进的粒子群算法.利用改进算法对所建立的诺西肽发酵优化模型进行求解,大大提高了最终产物的产量,证明了所提改进粒子群算法的有效性.     

基于Elman神经网络集成的诺西肽发酵过程建模

针对单神经网络模型外推效果不理想、泛化能力较差的缺点,将神经网络集成用于诺西肽发酵过程的建模.采用Bagging技术进行重复取样用于个体神经网络的训练,结论生成时采用加权平均法,各子网络的权重利用差分进化算法来确定.个体神经网络选用典型的动态神经网络Elman网络,通过对多个Elman神经网络模型的输出进行融合,建立了基于神经网络集成的诺西肽发酵产物浓度模型.最后将所建立的模型与基于单神经网络的模型进行了比较,结果说明该模型具有更高的精度和泛化能力.     

温度对透明质酸分批发酵的影响及动力学模型

文章研究了30℃~40℃范围内透明质酸(HA)分批发酵过程,发现最适的细胞生长温度是34℃,而40℃时HA的产量最高为0.810g.L-1。以现有的底物抑制和产物抑制动力学模型为基础,建立HA发酵过程中菌体生长,HA合成,乳酸合成及葡萄糖消耗的动力学模型,并计算出不同温度下相关的动力学参数,在此基础上,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系,结果表明H inshelwood模型能够很好地反应在HA分批发酵过程中细胞浓度的变化同温度以及底物浓度之间的一般关系式。     

两阶段控制甘油浓度提高1,3-丙二醇发酵水平

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)分批发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD),根据菌体生长、产物生成和补料可将发酵过程分成4个阶段.不同阶段控制不同的底物浓度会对菌体生长和产物生成产生不同的影响.研究发现,菌体生长阶段(阶段Ⅱ)底物浓度控制在6.0 g/L最适合菌体生长,产物主要生成阶段(阶段Ⅲ)底物浓度控制在18.9 g/L最适合产物生成,菌浓可达7.83 g/L,最终1,3-PD的浓度为68.5 g/L,摩尔转化率为61%,生产强度为2.21 g/(L·h).     

压水堆一回路主管道316 L不锈钢的电化学腐蚀行为

通过中心复合设计试验法设计试验,结合动电位极化曲线和电化学阻抗谱的测量以及氧化膜形貌观察和成分测量,研究了温度(30~350℃)、Cl-质量浓度(10~1000μg·L-1)和溶解氧质量浓度(0~200μg·L-1)3种因素对压水堆一回路主管道316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响.结果表明:温度是影响316L不锈钢电化学腐蚀性能最显著的因素,温度越高,腐蚀电流密度越大,点蚀电位越低;Cl-浓度和溶解氧浓度对316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响与温度密切相关,温度较低时(T<150℃),Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L腐蚀电流密度几乎无影响,但点蚀电位却随Cl-浓度增加和溶解氧浓度的降低而降低;温度较高时,分别为T>130℃和T>150℃,Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L点蚀电位几乎无影响,但腐蚀电流密度却随Cl-和溶解氧的浓度增加而显著增加,腐蚀加剧.电化学阻抗谱的测量和氧化膜形貌的观察也进一步验证了上述试验结果.     

青霉素发酵过程中溶解氧的变结构预估控制

溶解氧是青霉素生产发酵过程中的重要参数之一,其浓度与菌体细胞的生长速度密切相关.在青霉素发酵过程溶解氧变化机理的基础上,将模糊神经网络和变结构预估控制方法相结合,研究了基于模糊神经网络的青霉素发酵过程溶解氧的变结构预估控制方法,设计了青霉素发酵过程溶解氧的变结构预估控制系统.实验结果表明,对青霉素发酵过程中的溶解氧浓度进行变结构预估控制,可以使溶解氧浓度的调节达到满意的效果,既降低氧消耗,又避免出现氧抑制现象,使发酵过程始终处于较优的状态.     

发酵过程中生物量浓度的在线估计

在发酵过程中,像生物量浓度等变量都是进行实验室的离线采样分析,这往往由于存在较大的时间延迟而不能及时地进行过程控制,达不到指导生产的目的.而软测量技术为该问题提出了一个很好的解决办法.基于神经网络与最小二乘支持向量机分别建立了生物量浓度的在线检测软测量模型.模型分为两类:黑箱模型与混合模型.模型的训练与验证数据都是取自真实的实验过程诺西肽发酵.结果表明软测量方法对生物量浓度具有很好的预估性能,而且加入先验知识的混合模型精度更高.     

生物质快速热解过程中产物的在线测定

利用U形反应器与FTIR联动方法对7种生物质在600 ℃快速热解1 min时的热解产物进行了在线测定,同时还进行了不同温度(400 ℃和800 ℃)和添加二氧化硅、硅藻土、石灰石等对热解产物影响的研究.结果显示,不同生物质的热解产物有明显差别,但主要产物为CO,CO2,CH4,CH3CH ∶ CH2,CH3COCH3等;温度是影响生物质有机质分解产物组成的重要因素,低温(400 ℃)产物中的CO含量明显偏低,而醛类、酮类、酯类等含量随着温度升高而下降;不同添加剂对生物质热解产物的影响不同,硅藻土的催化效果要优于其他2种.实验结果也表明了这一系统对测定生物质快速热解过程中产物组成的有效性.     

培养条件对活跃链霉菌合成那西肽的影响

研究活跃链霉菌36#摇瓶发酵合成那西肽的条件.研究结果表明:在实验范围内,种龄、接种量、初始pH、溶氧和温度对那西肽产量、菌体干重、糖利用率、基于菌体干重得率与基于菌体糖耗得率总体表现先增大后减少的趋势.最后,在种龄40h、接种量5%、初始pH6.5、溶氧8%、28℃的优化条件下,那西肽产量达到1 194mg/L.与原工艺相比较,那西肽的产量增加了29.3%.     

夏季珠江口水域溶解氧的特征及影响因素

对1996年和1999年夏季珠江口的盐度、温度、溶解氧、营养盐等水质调查结果进行了统计分析,结果表明:夏季伶仃洋水体溶解氧的表底层浓度存在显著差异.表层的溶解氧浓度与表层的盐度和无机氮浓度都显著相关,而表层营养盐的浓度为表层溶解氧浓度水平的主要影响因素.通过一个简单的二元线性回归模型分析,径流冲淡水与外海水之间的盐度层化作用比温度层化作用对底层溶解氧的浓度水平影响更为明显.相关性分析显示,水体的层化作用与底层水体溶解氧的浓度呈极显著的负相关关系;同时层化作用与表底层的溶解氧浓度差极显著正相关.潮汐周期循环对层化作用产生一定的影响.因此,在珠江口水域,夏季表层水体溶解氧的含量水平主要取决于营养盐N的浓度;底层水体溶解氧含量的主要影响因素是咸淡水交汇形成的盐度差的层化作用,潮汐混合通过影响层化作用从而影响溶解氧的浓度.     

Effect of temperature on batch elastase production by Bacillus sp. EL31410

The production of elastase by Bacillus sp. EL31410 at various temperatures was investigated. In order to study the effect of temperature on elastase fermentation, different cultivation temperatures, ranging from 39℃ to 28℃, were evaluated in shake flask. The result indicated that 37℃ was best for cell growth at earlier stage; while maximum elastase activity was obtained when the cells were cultivated at 30℃. This result was verified by batch fermentation in 5-L bioreactor under 37 ℃ and 30 ℃ temperature, respectively. The specific cell growth rate at 37 ~C was higher than that at 30 ℃ during earlier stage of cultivation. The maximum value [5.5 U/(h-g DCW)] of elastase formation rate occurred at 24 h at 30℃ compared to 4.6 U/(h-g DCW) at 30 h at 37℃. Based on these results, two-stage temperature shift strategy and oscillatory temperature cultivation mode were evaluated in the next study. When compared to single temperature of 37 ℃ or 30℃, both two-stage temperature shift strategy and oscillatory temperature strategy improved biomass but did not yield the same result as expected for elastase production. The maximum biomass (both 8.6 g/L) was achieved at 30 h at 37℃, but at 42 h using two-stage temperature cultivation strategy. The highest elastase production (652 U/ml) was observed at 30℃ in batch process. It was concluded that cultivation at constant temperature of 30℃ was appropriate for elastase production by Bacillus sp. EL31410.     

基于支持向量机与遗传算法的发酵过程软测量建模

提出了基于支持向量机的生物量浓度在线估计软测量建模方法,采用遗传算法进行模型输入的选择与支持向量机参数的选取,目的是找到对模型估计结果贡献最大的输入特征变量,降低了输入空间维数,缩小了求解问题的规模,从而减低计算方面的难度,减少了训练实际,同时又通过参数的调整,得到更好的决策函数,提高支持向量机的性能.模型的训练与验证数据都是取自实际的实验过程——诺西肽发酵.结果表明采用遗传算法进行优化的支持向量机软测量模型对生物量质量浓度具有好的预估性能.     

固定化细胞乳酸发酵动力学及工艺的研究

本文对海藻酸钙固定化德氏乳酸杆菌的间歇发酵动力学进行了探讨,并对固定化细胞高糖浓度发酵以及外循环固定化细胞反应器连续发酵工艺条件进行了研究。结果表明:固定化不改变细胞的最适生长温度和pH;底物和产物均对细胞生长有抑制作用;固定化细胞生长的饱和常数和抑制常数增大,比生长速率减小,产酸速率增加;高糖浓度发酵最适工艺条件为初糖浓度120～130g/l,发酵时间68～72h,发酵液中乳酸浓度可达100g/l;外循环固定化细胞反应器连续发酵最适工艺条件为初糖浓度50g/l,稀释速率0.048～0.09l/h,转化率达78％。     

Plectania YM421黑色素发酵动力学

文章对Plectania YM421黑色素产生的分批发酵过程和发酵动力学进行了研究;应用Logistic方程和Luedking-Piret方程,得到了描述Plectania YM421菌体生长、黑色素产生和底物消耗的动力学模型;模型反映了该菌株产生黑色素分批发酵过程的动力学特征,模型值与实验值数据拟合性较好,该动力学模型对指导Plectania YM421黑色素的发酵生产具有实际意义。     

Logistic方程在微生物分批培养动力学中的应用

将生态学领域中的Iogistic方程引入微生物动力学的研究中,建立了3个分别基于Monod方程、Herbert方程和Logistic方程的关于培养基中的微生物浓度(χ)和底物浓度(s)的模型以形成对照．同时建立了基于Logistic方程的关于微生物浓度(χ)和时间(t)的模型．这些均采用实验数据拟合以证明其精确性．该工作有助于研究微生物生长特性,同时有助于进一步地研究可生化降解的有机物在水体的微生物作用下的氧化分解过程,建立新的河流、湖泊、水库等生物学水质模型．本研究中采用的数值方法是非线性最小二乘法、Interior-reflective Newton算法．在Lorynebacterium glutamicum分批培养和Pseudomonas sp．分批培养中,基于Logistic方程的χ-s模型拟合的相关系数分别是0.9940和0．9867,在Pseudomonas sp．分批培养中,z-t模型拟合的相关系数是0．9972。     

丙酮-丁醇连续发酵过程的动态数学模型

本文建立了文题所述模型。该模型由宏观动力学模型和流动模型两部分组成。其中前者由间歇发酵实验获得,后者则用理想流动模型及其组合来近似。基于这些模型,文中就连续发酵系统的进料基质浓度、进料流量和流量分配等因素对反应结果的影响进行了讨论。     

恶臭假单胞菌PseudomonasJS-01的发酵动力学

利用自动控制发酵设备,首先进行分批发酵实验摸索恶臭假单胞菌PseudomonasJS-01的生长与代谢的基本规律,然后采用补料分批发酵的方法限制生长基质的浓度,测定了一系列（C     

基于DPS数据处理的鸟苷分批发酵动力学模型

以枯草芽孢杆菌TA208（Ade^-＋MSO^r＋8-AG^r）为供试菌株，对鸟苷分批发酵动力学模型进行研究。利用DPS数据处理软件模型参数求解的原理，建立合理的分批发酵动力学模型。经实验验证，模型的拟合结果和实验值能够较好吻合，说明该动力学模型能正确描述鸟苷的分批发酵过程。