发酵过程中比生长率的在线估计

提出了一种基于在线可测的二氧化碳释放率的需氧发酵过程中比生长率的在线估计方法,并且采用优化的方法进行模型中重要参数的选择.由于二氧化碳释放率容易检测,所以这种估计方法非常容易实现.在诺西肽发酵过程的应用中,利用所提出的方法得到比生长率,进而计算生物量,得出的估计值与实验值吻合得很好,表明了该估计方法的可靠性与实用性.     

生物过程尾气质谱仪在乳酸发酵工艺控制中的应用

将生物过程尾气分析质谱仪及相应的Biostar处理软件成功应用于乳酸发酵过程中,通过实时监测发酵过程中不同阶段和不同发酵条件下菌体生理代谢参数的动态变化,并对其进行多参数相关分析,阐明了发酵过程中杂质组成的合成代谢过程;利用尾气分析质谱仪进行微耗氧发酵过程供氧水平的精确控制,当菌体的摄氧率控制在0.70mmol/(L.h)时,凝结芽孢杆菌乳酸的最佳合成速率能达到2.78g/(L.h);同时在以玉米淀粉水解糖液为基质的乳酸发酵过程中,通过对菌体生理代谢参数变化与残糖的消耗和副产物生成过程进行相关分析,建立了根据生理参数的变化进行发酵过程终点快速判定方法,实现了L-乳酸发酵产量和质量的在线控制策略。     

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。     

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.     

混沌优化Smith预估补偿器

一个控制系统的Smith预估补偿器参数如果选取不精确可能会导致控制器失效,针对这一问题,提出一种在线混沌优化Smith预估补偿器参数的方法.首先通过混沌映射对被控对象的阶跃响应曲线进行数学辨识得到其传递函数,然后依据辨识出的数学模型进行离线PID参数优化.当模型变化时,控制器可以自适应调节参数.此方法具有被控对象自动识别、系统针对性强、可以在线滚动优化等优点.分别以低阶和高阶数学模型为被控对象进行仿真,仿真结果表明,控制器具有较强的跟踪能力和鲁棒性.     

转瓶中不同供氧状况对昆虫细胞生长和代谢的影响

对传统转瓶进行了改进,使之成为一套既可有效控制供氧又可在线检测细胞摄氧率的小型多功能培养装置,并在此基础上,系统考察了不同供氧状况对ＩＰＬＢ－Ｓｆ２１－ＡＥ昆虫细胞生长和代谢的影响。结果表明：维持适宜的溶氧水平对优化昆虫细胞的生长和代谢至关重要,昆虫细胞的摄氧率与其生长代谢密切相关,并可作为在线监控细胞生理状态的重要依据。     

基于子空间辨识的焦炉集气管压力控制

针对焦炉集气管压力具有多变量、耦合、时变性等特点,设计焦炉集气管压力增量式在线子空间多变量预测控制策略.在增量式子空间预测控制的基础上,引入滚动窗口子空间辨识方法,设计子空间预估器模型的更新策略,实现了在线子空间自适应预测控制.应用在线子空间辨识方法对焦炉集气系统现场数据进行辨识,取得了较好的预测精度;利用子空间预估器模型进一步建立焦炉集气系统的状态空间模型,在考虑输入约束、模型时变和干扰的情况下,该模型表现出了很好的控制精度和性能.     

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.     

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。     

转瓶中不同供氧状况对昆虫细胞生长的代谢的影响

对传统转瓶进行了改进,使之成为一套既可有效控制供氧又可在线检测细胞摄氧率的小型多功能培养装置,并在此基础上,系统考察了不同供氧状况对ＩＰＬＢ－Ｓｆ２１－ＡＥ昆虫细胞生长和代谢的影响。结果表明：维持适宜的溶氧水平对优化昆虫细胞的生长和代谢至关重要,昆虫细胞的摄氧率与其生长代谢密切相关,并可作为在线监控细胞生态状态的重要依据。     

青霉素发酵过程特点与控制对策

通过过程参数相关,模型化和在线辩识对青霉素发酵过程特点进行了研究,认为采用自适应控制可降低对模型精度的要求,是一个较为有效的控制方法。但对至今以人工经验为主的大多数发酵过程操作,模糊专家系统也是一种有效的控制方式。     

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。     

不同比生长速率对毕赤酵母发酵生产植酸酶的影响

不同比生长速率控制条件下毕赤酵母代谢流流向不同,从而导致产酶量的不同。为了得到毕赤酵母发酵生产植酸酶的最适比生长速率,对毕赤酵母工程菌50 L发酵生产植酸酶的工艺条件进行了研究。结果表明,通过调节甲醇的流加速度,控制菌体比生长速率为0.02 h^-1,发酵结束时,植酸酶酶活17 445 U/mL,比对照提高69.7 %,该比生长速率对发酵生产植酸酶最有利。     

活性污泥模型碳氧化过程参数的呼吸法估计

以自行开发的混合呼吸仪对异养茵好氧降解有机物过程进行呼吸测量,结合数学拟合分别对实验室污泥和污水处理厂污泥碳氧化过程模型参数进行了识别与估计.结果表明,2种污泥各自3个组合参数估计值的变动系数CV分别在13%以内和8%以内,单参数估计值的CV分别在25%以内和10%以内,混合呼吸仪高的测试频率和测量精度能够改善参数估计精度.呼吸测量实验初始基质浓度和污泥浓度通过影响呼吸速率曲线特性(信息含量)而影响参数估计的精度,是此类实验中需要重点优化的条件.     

酵母生产麦角固醇流加培养过程的优化

对酿酒酵母生产麦角固醇的流加培养过程进行了研究,提出了以比生长速率为控制参数的流加方案,并以生物量、麦角固醇比生产速率、麦角固醇含量等因素为依据确定了该发酵体系的最优培养参数。在最优方案下,生物量可达42g/L,麦角固醇含量达326g(每100g干菌体中)     

棘孢小单孢菌F-212种子移种期的控制及其对庆大霉素生物合成的影响

本文探讨了庆大霉素生产菌棘孢小单孢茼F-212的一级和二级种子的不同生长阶段的菌丝形态及其控制方法,以作为提高庆大霉素发酵单位的工艺手段。     

酒精发酵速率方程的线性化研究

对不带搅拌的发酵罐内以葡萄糖为基质对酒精发酵细胞对数生长期和稳定期的发酵状态进行了研究。发现细胞生长期发酵速率与基质浓度间存在良好的线性关系,发酵速率方程的斜率和截距与基质初始浓度也存在良好的线性关系;在细胞生长稳定期发酵速率与基质浓度的关系,类似零级反应;随着发酵基质初始浓度的增加,发酵速率与基质浓度的线性化程度也逐步增加。并建立了只有发酵速率方程斜率和截距两个实验参数,实用范围更广的酒精发酵速率方程。