酒精發(fā)酵過(guò)程控制的研究.pdf

1、微生物發(fā)酵是一個(gè)具有高度非線性、時(shí)變性和遲滯性的過(guò)程，其內(nèi)在機(jī)理非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的測(cè)量方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中一些關(guān)鍵參數(shù)的在線測(cè)量，這使得對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制變得非常困難。本文應(yīng)用工業(yè)發(fā)酵中常用的在線檢測(cè)設(shè)備，對(duì)高密度和高強(qiáng)度酒精發(fā)酵的過(guò)程控制進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上將軟測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵過(guò)程，進(jìn)行葡萄糖濃度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，從而建立一種葡萄糖反饋的在線智能流加方式。主要研究方法和結(jié)果如下： 1對(duì)酵母在搖瓶培養(yǎng)基上的培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化

2、，得到培養(yǎng)的最佳條件為：以YEPD為種子培養(yǎng)基，種子液最佳培養(yǎng)時(shí)間為12h；培養(yǎng)基最適初始pH為4.5；最佳接種量為8％；初糖濃度為40g/L。 2在攪拌罐式生物反應(yīng)器中，通過(guò)考察流加對(duì)酒精發(fā)酵的影響發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵前期采用葡萄糖反饋流加有利于菌體的繁殖，發(fā)酵后期采用間歇流加有利于酒精的生成。從而確定混合流加為較優(yōu)的流加方式。 3在攪拌罐式生物反應(yīng)器中，利用不同溶氧控制策略進(jìn)行高密度和高強(qiáng)度酒精發(fā)酵的研究，得到較為優(yōu)化的溶氧

3、控制策略(攪拌轉(zhuǎn)速100r/min，通風(fēng)量0.22vvm，通風(fēng)12h)，發(fā)酵48h，菌體密度達(dá)到5.5～6億個(gè)/mL，酒精度為16.5％，發(fā)酵強(qiáng)度達(dá)到2.71g/L·h。 4在軟測(cè)量理論的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵生物量測(cè)量的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法，重點(diǎn)以主元回歸作為該軟測(cè)量的實(shí)現(xiàn)方法。利用主元回歸對(duì)酒精發(fā)酵過(guò)程中的葡萄糖濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)，網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了軟測(cè)量的可行性和有效性。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一套生物發(fā)酵控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了酒精發(fā)酵過(guò)