一种双流多级酒精连续发酵流加罐的优化设计方法

酒精连续发酵属于多流多级连续发酵，通常采用双流多级流程。本文以获得最大基质消耗速率为优化目标，依据Ｍｏｎｏｄ方程确定流加罐最佳控制条件，使其体积最小。这种方法可以克服作图法［１］精度不高，只能用于单流多级连续发酵设计；以及两种典型形式的动力学模型需要大量实验数据［２］，［３］，难以用于多流多级连续发酵优化设计的缺陷，并可推广到双流以上的多流多级连续发酵流加罐的优化设计。本文进行了实例计算。     

连续发酵过程的一种建模方法

采用由非线性静态部分串联线性部分组成的Ｈａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ模型进行连续发酵过程的建模研究。在连续发酵过程的最优控制区域内建立了该过程的Ｈａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ模型,并通过仿真实验,验证了该模型的可靠性。     

恒化器中一类具有非常数消耗率微生物培养模型的定性分析

研究了一类具有非常数消耗率的微生物培养模型.假设被捕食种群对营养基的消耗率参数为δ1(s)=A+Bs+Cs2,捕食种群对被捕食种群的消耗率参数为δ2(x)=R+Px+Qx2,利用常微分方程的定性理论分析系统平衡点的存在性和稳定性,证明了系统存在正向不变集,并得到非常数消耗率单食物链模型中两种微生物共存与微生物本身参数、环境参数之间的关系.     

微生物连续发酵系统参数辨识与优化算法

考虑3-HPA对细胞生长的抑制作用和底物与产物的跨膜运输方式,建立了能更好描述微生物连续发酵过程的新的数学模型,以计算值与实验稳态数据之间的平均相对误差为优化目标,以多个动力系统为状态约束,建立了参数辨识模型,证明了该辨识模型的参数可辨识性,并构造了改进的粒子群(PSO)算法求解该辨识模型.数值结果表明该新的动力学模型能更好地描述实际微生物连续发酵过程.     

民用飞机试飞燃油消耗率影响因素实证研究

研究了某型号民航飞机在试飞过程中燃油消耗率的影响因素，并利用拟合回归分析建立相应数学模型。通过对参数及模型的优化，得出了民机试飞燃油消耗率与起飞风速、起落架收放、装载重量等因素呈正相关，与着陆风速、起飞重心、飞行时间等因素呈负相关的结论。将优化后的模型应用在同一机型不同架机的试飞数据上，模型预估的燃油消耗率与实际燃油消耗率相差较小，进一步验证了模型及结论的有效性。     

基于Atkinson循环发动机的燃油消耗率优化方法对比研究

针对利用GT-Power详细模型耦合遗传算法(方案1)优化Atkinson循环发动机燃油消耗率时,存在公认的不易收敛且计算缓慢的问题,提出了神经网络简化模型耦合遗传算法(方案2)进行全局优化并与方案1进行比对.方案1利用GT-Power搭建某Atkinson循环发动机详细仿真模型,应用Heywood公式建立爆震预测模型,并耦合遗传算法对Atkinson循环发动机燃油消耗率进行优化;方案2则利用拉丁超立方算法采集4 500个实验点,将GT-Power详细模型及爆震模型简化为神经网络模型,通过简化模型耦合遗传算法进行优化.研究结果表明:利用方案2可以将Atkinson循环发动机的实际燃油消耗率最多降低4.6%,且仿真优化结果相对实际优化结果的最大误差率仅为7.3%,同时相对于方案1仿真优化时间最大可节省322倍.因此,采用方案2替代方案1用于Atkinson循环发动机燃油消耗率的快速全局优化是切实可行的方法.     

改进的微生物连续发酵动力系统及参数辨识

以微生物连续发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了非线性动力系统及其参数辨识问题.首先根据发酵过程的特征和动态行为,在底物甘油过量的条件下,考虑了细胞内甘油与1,3-丙二醇的浓度变化,改进了描述微生物连续发酵过程的非线性动力系统,分析并论述了该非线性动力系统的主要性质;其次以平均相对误差为性能指标,建立了参数辨识最优化模型,并用粒子群算法求解.计算结果表明,该模型适合描述主要产物1,3-丙二醇的动态行为,但用来描述副产物的浓度变化率不够精确.     

改进的微生物连续发酵动力系统及参数辨识

以微生物连续发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了非线性动力系统及其参数辨识问题.首先根据发酵过程的特征和动态行为,在底物甘油过量的条件下,考虑了细胞内甘油与1,3-丙二醇的浓度变化,改进了描述微生物连续发酵过程的非线性动力系统,分析并论述了该非线性动力系统的主要性质;其次以平均相对误差为性能指标,建立了参数辨识最优化模型,并用粒子群算法求解.计算结果表明,该模型适合描述主要产物1,3-丙二醇的动态行为,但用来描述副产物的浓度变化率不够精确.     

连续发酵动力学的理论探讨

本文从数学角度探讨连续发酵动力学的有关问题,使从理论上了解发酵基质浓度、微生物浓度和稀释速度之间的关系,为连续发酵的实际应用提供了理论依据。     

共固定化双菌种发酵海藻酒动力学的研究

采用PVA为载体共固定化酿酒酵母和产香酵母发酵海藻，酿造海藻酒，对游离细胞与固定化细胞的分批发酵和连续发酵的动力学进行了研究并建立了相应的发酵动力学方程。实验结果表明：酿酒酵母和产香醇母两种菌种菌量的最佳配比为4：1，发酵温度20℃，共固定化细胞分批发酵和连续发酵凝胶粒的充填系数分别为0.25和0.5，游离混合细胞的发酵时间为7d，共固定化细胞连续发酵稀释速率0.12/h，其发酵时间为0.5d左右。经160d连续发酵实验，PVA固定化细胞粒子的机械强度良好。     

恒温发酵与变温发酵柠檬酸过程及其比较

以纤维素水解液为原料，利用黑曲霉发酵柠檬酸。研究了恒温发酵和变温发酵过程，并对二者发酵柠檬酸的产量进行了比较。结果表明：恒温发酵在8h～104h为主要产酸期，在l0h时，产酸量最大；变温发酵可刺激菌体生长，产酸量随时间的增加而增加，与恒温发酵相比，变温发酵初期的产酸量较高，之后，产酸量降低。但变温发酵最终菌体的量要高于恒温发酵。     

葡萄糖发酵液在双室光电化学池的制氢研究

将酵母接种于葡萄糖培养基中连续发酵,采用高速回转离心机分离酵母得到葡萄糖发酵液,并将其作为以TiO_2纳米管为光阳极的双室光电化学池的阳极电解液,在无任何外加电压条件下制备氢气.通过光催化制氢及光电化学性能测试,系统地研究了葡萄糖发酵液发酵时间对TiO_2纳米管产氢速率、光电压与光电流密度的影响.实验结果表明,TiO_2纳米管的光电化学性能受酵母培养基发酵时间影响,并随着发酵时间的延长而升高,将酵母培养基发酵48h时,TiO_2纳米管产氢速率达到21.3μmol/(cm2·h),比未发酵时增加2.13倍.     

柠檬酸渣可降解地膜的制备及其农用特性的研究

为解决聚乙烯类农用地膜的大量使用引起的一系列环境问题,并且充分利用发酵工业中产生的有机生物质废弃物,以柠檬酸发酵菌渣为原料,制备了生物可降解农用地膜。针对预处理条件进行了温度、时间和碱浓度的优化,使其具备农用标准。研究结果表明：生物可降解膜较裸地的对照组地温可提升5~7℃,保墒性能与传统市售地膜相当;与裸地的对照组相比,覆盖有柠檬酸渣膜的土壤棉花产量可提高5.5%。这说明柠檬酸渣是优良的生物可降解地膜原料。     

芭蕉叶沼气发酵潜力研究

沼气发酵是一项具有潜力的开发新能源的技术,在化石能源需缺的今天,研究沼气发酵技术是十分必要的.为了探究芭蕉叶厌氧消化产沼气的潜力,让废弃芭蕉叶得到充分的利用,响应国家的号召,推进乡村废弃物的资源化利用,寻找一种新型沼气发酵原料.特以芭蕉叶为原料,采用批量发酵工艺,在30℃恒温条件下进行芭蕉叶沼气发酵实验,发酵周期为32 d.结果表明芭蕉叶的产气潜力为428 mL/g·TS和563 mL/g·VS,是一种较好的纤维素类沼气发酵原料.     

固定化增殖酵母糖蜜酒精连续发酵的研究

本研究采用海藻酸钙胶为载体,将糖蜜酒精酵母P396驯化株固定于2.5公升维型筛板生比反应器中,以甘蔗糖蜜为基质进行快速酒精连续发酵试验。证明该反应器能较好地解决CO_2滞留及CO_2与酒精对酵母发酵的抑制问题;探讨了该反应器连续发酵的动力学模型及发酵条件。发酵连续操作85天,平均产酒8.1×10~(-2)kg/L,平均生产能力1.5×10~(-2)kg/L·hr比游离细胞分批发酵效率提高17.4倍。     

初探西洋参须根皂甙提取的新方法

在西洋参须根粉浸泡液中添加适量酵母菌等,恒温发酵。边发酵,边浸提。结果表明：此方法与目前普遍采用的化学方法一样,能提取出西洋参须根中的有效成份皂甙,且发酵液含有１６种氨基酸。     

吡咯喹啉醌生产菌的发酵条件优化

对一株产吡咯喹啉醌(PQQ)假单胞杆菌Pseudomonas 0813的发酵条件进行了优化,通过单因素试验确定碳源、氮源及无机盐成分,之后用正交试验法优化各成分配比,考察了发酵温度、初始pH值和转速对该菌产PQQ的影响。结果表明,最优的培养基配方为：酵母粉5g/mL、蛋白胨1g/mL、KH₂PO₄ 0.5g/mL;最适的发酵条件为：发酵温度30℃、初始pH 6.5、发酵转速150r/min。在此条件下,Pseudomonas0813菌株在250mL体系摇瓶发酵中的PQQ产量为448mg/L,在1.5L体系发酵罐扩大培养后的最高产量可达 695.mg/L,这是目前报道未经优化或基因改造菌株的较高产量。     

固定化肠膜状明串珠菌生产右旋糖酐的研究

以聚乙烯醇(PVA)为载体固定化肠膜状明串珠菌Lm(Leuconostcmesentercides)1226,对固定化Lm1226菌的产右旋糖酐性能进行了研究.结果发现固定化Lm1226菌较传统Lm1226菌发酵生产右旋糖酐具有发酵周期短、产酐率高、可连续生产的特点.为降低右旋糖酐生产成本,实现右旋糖酐原料药的连续化生产提供了可能.     

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％。