酒精發(fā)酵過程控制的研究.pdf

1、微生物發(fā)酵是一個具有高度非線性、時變性和遲滯性的過程，其內(nèi)在機理非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的測量方法難以實現(xiàn)對發(fā)酵過程中一些關(guān)鍵參數(shù)的在線測量，這使得對發(fā)酵過程進行優(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設(shè)備，對高密度和高強度酒精發(fā)酵的過程控制進行了研究，在此基礎(chǔ)上將軟測量技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵過程，進行葡萄糖濃度的實時預(yù)測，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對酵母在搖瓶培養(yǎng)基上的培養(yǎng)條件進行了優(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，通過考察流加對酒精發(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行高密度和高強度酒精發(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，菌體密度達到5.5～6億個/mL，酒精度為16.5％，發(fā)酵強度達到2.71g/L·h。 4在軟測量理論的基礎(chǔ)上，提出針對發(fā)酵過程中關(guān)鍵生物量測量的數(shù)據(jù)驅(qū)動法，重點以主元回歸作為該軟測量的實現(xiàn)方法。利用主元回歸對酒精發(fā)酵過程中的葡萄糖濃度進行預(yù)測，網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果驗證了軟測量的可行性和有效性。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一套生物發(fā)酵控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了酒精發(fā)酵過