俗氨酸發(fā)酵過(guò)程控制系統(tǒng)研究.pdf

1、發(fā)酵過(guò)程是借助微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)繁殖微生物菌體本身或制備代謝產(chǎn)物及次級(jí)代謝產(chǎn)物的過(guò)程。通過(guò)發(fā)酵過(guò)程可以產(chǎn)生出許多人類(lèi)通過(guò)其他途徑無(wú)法或者很難獲得的合成物質(zhì)。作為生物科技的四大技術(shù)體系之一，發(fā)酵技術(shù)是生物科技產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。發(fā)酵過(guò)程控制技術(shù)則是運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段來(lái)控制溫度、PH等相關(guān)環(huán)境參數(shù)以改善生物反應(yīng)過(guò)程，它對(duì)于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)至關(guān)重要。
　　 在發(fā)酵過(guò)程控制技術(shù)水平上，我國(guó)明顯落后于先進(jìn)國(guó)家。主要體現(xiàn)在

2、發(fā)酵過(guò)程總體自動(dòng)化水平不高，控制不精，甚至有些發(fā)酵車(chē)間采用傳統(tǒng)的控制方式，操作人員僅憑著經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物料的補(bǔ)加或發(fā)酵過(guò)程控制參數(shù)的調(diào)節(jié)。然而微生物發(fā)酵是生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，具有非線性、時(shí)變性和滯后等特點(diǎn)，難以建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，而且受目前技術(shù)發(fā)展的制約，有些能夠表征生物發(fā)酵過(guò)程的主要參數(shù)無(wú)法直接在線測(cè)量，使得控制過(guò)程更加復(fù)雜。
　　 近年來(lái)隨著微電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微生物發(fā)酵過(guò)程控制也將向自動(dòng)

3、化、數(shù)字化、智能化方面發(fā)展?；谏鲜霰尘埃疚囊怨劝彼岚l(fā)酵過(guò)程的控制為突破口，以谷氨酸發(fā)酵過(guò)程為研究對(duì)象，研究其過(guò)程工藝，運(yùn)用先進(jìn)的控制策略及軟測(cè)量技術(shù)，研究設(shè)計(jì)出生物發(fā)酵過(guò)程控制系統(tǒng)。本文首先研究谷氨酸發(fā)酵過(guò)程工藝，選取相關(guān)可控參量，構(gòu)建谷氨酸發(fā)酵過(guò)程控制系統(tǒng)。針對(duì)發(fā)酵溫度對(duì)象大滯后和模型的不確定性，本文將串級(jí)控制和模糊PID控制相結(jié)合，著重研究大型發(fā)酵罐溫度控制策略，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該控制策略的可行性。針對(duì)發(fā)酵過(guò)程中重要參量菌體濃