批式流加发酵中的鲁棒脉冲时滞最优控制

本文研究了批式流加发酵中的鲁棒脉冲时滞最优控制问题。首先,提出一个非线性状态依赖的脉冲时滞系统描述批式流加发酵甘油生产1,3-丙二醇(1,3-PD)过程。由于批式流加发酵过程中的动力学参数难以准确估计,本文建立了一个具有连续状态不等式约束的鲁棒脉冲时滞最优控制模型。这里,目标函数为终端时刻1,3-PD浓度及其关于动力学参数的灵敏性的加权和,控制向量为流加发生时甘油的临界浓度及每次流加时甘油的流加体积。然后,通过引入辅助脉冲系统,将该鲁棒最优控制问题转化为等价的标准最优控制问题。进一步,通过约束转换技术,将等价的最优控制问题转化为仅具有盒式约束的罚问题。最后,设计了一种并行差分进化算法求解转化后的罚问题。数值结果表明:当参数受到微小扰动时,尽管牺牲了少量的1,3-PD浓度,但是明显提高了系统的鲁棒性。

癸酸抗性突变株流加发酵法生产达托霉素

采用He-Ne激光对达托霉素产生菌玫瑰孢链霉菌LC-54进行诱变,筛选前体癸酸抗性突变株,在此基础上进一步考察了一次补料、间歇补料和恒速流加补料等不同补料策略对达托霉素发酵生产的影响．结果表明,选育前体癸酸抗性突变株可以提高达托霉素的生产能力,并最终获得了达托霉素发酵效价较出发菌株提高了37．2%的高产突变株LC-KS-54．采用恒速流加策略,能够有效地提高达托霉素产量,经过130 h的恒速流加培养,细胞干重达到15．4g/L,达托霉素产量达到258 mg/L,明显优于其他前体补料策略．

用克雷伯氏菌批式流加发酵法生产1,3-丙二醇

通过对克雷伯氏菌在 7L发酵罐中厌氧间歇发酵甘油生产 1,3 丙二醇的实验研究 ,建立了一种与 pH调节相偶联的批式流加甘油发酵策略。考察了不同甘油维持浓度条件下的流加方式及不同培养方式对 1,3 丙二醇产率的影响。结果表明 ,甘油质量分数维持在 2 %的流加方式有利于 1,3 丙二醇的发酵生产 ,其在 30 5h内消耗甘油 2 80 g ,得到 1,3 丙二醇152 6 g ,摩尔转化率 6 5 5% ,生产强度 0

产朊假丝酵母流加发酵法生产谷胱甘肽

研究了产朊假丝酵母在不同葡萄糖浓度下的谷胱甘肽(GSH)分批发酵过程,在此基础上进一步考察了重复补料、恒速流加和指数流加等不同培养方式对GSH发酵生产的影响.结果发现,这几种培养方式都可以实现酵母细胞和GSH的高产.综合比较,无论是从细胞还是从GSH的产量、得率和生产强度的角度来看,指数流加都是较为理想的选择.经过48h的指数流加培养,细胞干重达到40.9g/L,GSH产量和胞内GSH含量分别达到857.2mg/L和2.25%.

流加发酵及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽的影响

通过7L罐考察了不同葡萄糖流加速率以及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母(Candida utilis)WSH02-08高密度发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响.结果表明,在恒定速度(5.5g L-1h-1)流加葡萄糖30h的基础上,发酵45h后细胞干重最高达到73g L-1,此时向发酵罐中一次性添加L-半胱氨酸40mmol L-1,最终GSH产量和胞内GSH含量分别达到了1458mg L-1和2.26%.

真养产碱杆菌生产聚β-羟基丁酸的流加发酵条件研究

以能利用葡萄糖为碳源的真养产碱杆菌为生产菌株，在研究和分析了分批发酵结果的基础上，在2L台式罐上进行了PHB的流加发酵实验,研究结果表明：采用流加发酵法生产PHB，可大辐度地提高PHB的产量，发酵50h，细胞ρ（DW）和ρ（PHB）可分别达到50．6g·L－1和43g·L－1,进一步采用指数流加模型对PHB的发酵过程进行控制，细胞ρ（DW）和ρ（PHB）可分别提高到60．1g·L－1和49．3g·L－1．

赖氨酸发酵工业化研究——赖氨酸流加发酵中氮源浓度的选择及控制模式

以黄色短杆菌(Brevibacteriumflavum)WSHL1为产生菌,研究确定了2.5L罐赖氨酸流加发酵中氮源浓度的初始值及过程控制模式。首先分析了不同初始有机氮源浓度对赖氨酸流加发酵过程菌体生长、产物积累以及微生物稳定性的影响,并得到适宜的初始有机氮源浓度为20g/L;在流加糖液中添加10g/L的有机氮源使发酵产酸和产物对耗糖转化率分别达到109.0g/L和38.5%。在分析pH值反馈控制铵离子浓度时的发酵液硫酸铵浓度变化过程的基础上,提出了葡萄糖浓度反馈控制铵离子浓度的基质流加模式。对铵离子浓度采取复合反馈控制方式后,发酵64h,赖氨酸盐酸盐浓度和产物对葡萄糖的转化率分别达到119.0g/L和40.2%。

谷氨酸流加发酵过程的神经网络优化研究

采用神经网络的方法，将模拟网络与优化网络结合组成双网系统，用于谷氨酸流加生产过程的模拟与优化分析。模拟网络中设置瓶颈结构，以加强网络的数据过滤与压缩能力，滤除工业数据中的噪音。利用训练算法本身，优化网络方便地实现了单变量、多变量优化，获得令人满意的结果。

豆粕水解液为氮源细菌厌氧流加发酵生产L-乳酸

采用细菌厌氧发酵法生产L?乳酸,由实验确定了最佳接种量、发酵温度和pH调节剂,考察了初始葡萄糖浓度对L?乳酸生产的影响,确定初始糖浓度为70～90g/L时得率、产率、最终生物量分别达到92.68g/g,3.17g/(L?h)和8.5×107mL?1.为进一步降低L?乳酸生产成本,以豆粕水解液为氮源代替酵母粉,同时应用流加发酵技术,L?乳酸产量、得率、产率及转化率分别达到155g/L,95.5g/g,1.64g/(L-h)和96.9%.在保证L?乳酸最终浓度的同时可降低生产成本,为进一步工业化奠定了基础.

基于模糊集的流加发酵控制方法及其实现

乙醇浓度是发酵过程中重要的过程变量,直接影响着发酵过程的优化和控制。通过对酵母发酵生产谷胱甘肽(GSH)的过程机理分析选择了乙醇浓度作为主控变量,构建了相应的模糊控制器对发酵过程流加速率进行优化。利用WinCC(Win-dowscontrolcenter)的全局脚本编辑器将模糊控制算法嵌入到PLC控制系统中,实现了对流加速率的模糊控制。实验表明,比较采用恒流加速率控制时的GSH产量,实施模糊控制后的GSH产量达到了2倍以上。

不同流加发酵方式对重组大肠杆菌细胞外hEGF表达水平的影响

The effects of different glucose feeding modes on hEGF expression were evaluated in an excretory recombinant \%E.coli\% K12 system.The results showed that,compared with batch cultivation,the plasmid stability and density of plasmid\|retaining cells were improved by all three glucose feeding modes (intermittent,pH\|stat and constant\|rate).It was shown that hEGF yields were improved up to 25.5% and 28.1% by intermittent or pH\|stat glucose feeding respectively.Especially,up to 150% improvement of hEGF production was achieved by constant feeding of 200g/L glucose solution at a rate of 0.11 mL/min.The effects of further combined feeding with other medium components (ampicillin,nitrogen sources,and inorganic salts) and inducer on hEGF yield were also examined in the bench\|top fermentor.

流加发酵沙棘果酒工艺的研究

为了得到残糖量低、酒精体积分数高、香气醇厚的沙棘果酒,将初始糖度、流加糖量以及流加糖时间作为响应因素,采用响应曲面方法优化沙棘果酒。结果表明初始糖度、流加糖量以及流加糖时间分别取11.8%、35mL、3d+4d+5d时,可得酒体积分数为11.7833%的沙棘果酒;保持加糖量相同条件下用未流加发酵工艺生产沙棘果酒,得到的酒精体积分数仅为11.0%。采用GC-MS检测香气,经流加发酵生产的沙棘果酒检测出22种匹配度大于80的香气成分,其中含量较多的为酯类物质9种,醇类物质2种,酸类物质2种,烷烃2种、芳香族化合物2种;非流加发酵的沙棘果酒香气成分有15种,其中含量较多的为酯类物质7种,醇类物质2种,酸类物质2种,烷烃1种,与未流加工艺相比,流加工艺的沙棘果酒香气成分种类和含量均有所提高,果酒的香气较饱满。

响应面法优化树莓酒流加发酵工艺

以红树莓为原料,利用响应面法对树莓酒的流加发酵工艺条件进行优化,在单因素基础上,选取酵母接种量、流加糖时间、流加糖量为影响因子,以树莓酒酒精体积分数为响应值进行响应面分析。结果表明,经优化后树莓酒的最佳流加发酵工艺条件为酵母接种量1.0‰,分别在发酵5d、6d共流加糖30mL,发酵10d得到酒精度为10.5%vol的树莓酒。树莓酒酒色玫红,果香柔和,酒质柔顺,所得产品是一种符合现代人健康理念的低度发酵营养酒。

赖氨酸流加发酵最优控制的研究

在赖氨酸发酵动力学模型和庞特里金明小值原理的基础上,得出流加发酵的最优化底物流加方式。并进一步对流加发酵的全过程进行了分析,得出了在实际控制中较为可行的流加发酵全过程的总控制策略,实际控制表明在小型反应器中赖氨酸产生菌FB42的发酵水平为81.6g/L、转化率为0.418％、生产强度为1.16g/h·L,和分批发酵相比分别提高了45.4％、9.7％和28.4％。

流加发酵法生产生物可降解多聚体

聚羟基烷酸（ＰＨＡｓ）是微生物细胞在其营养不平衡的生长条件下积累的一类胞内聚酯。由于ＰＨＡｓ具有生物可降解性和生物可相容性，因而被认为是替代化学合成塑料最具潜力的多聚体，已受到广泛的重视。目前ＰＨＡｓ中研究和应用的最多的是聚β－羟基丁酸（ＰＨＢ）和３－羟基丁酸与３－羟基戊酸的共聚物Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＶ）。流加发酵技术是提高聚合物生产速率和改进其质量的关键，具体表现在采用Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．ｋ和Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓ，在适宜的流加培养条件下，可达到聚合物在细胞内的最大积累、控制共聚物适宜的聚合分率和得到平均分子量大且分布范围窄的产物。因此针对于某种特定的微生物，研究得到生物可降解多聚体的一套最佳流加培养策略至关重要。

微生物批式流加发酵非线性系统及其参数辨识

为研究微生物批式流加发酵生产1,3-丙二醇的动力学模型.采用分阶段描述的方法,考虑细胞内甘油、3羟基丙醛、1,3丙二醇的浓度变化,将整个批式流加发酵过程分成若干个间歇和连续流加的阶段.在连续流加阶段,将流加速度看成是随时间变化的函数,依此改进非线性动力系统,分析系统的性质.最后建立参数辨识模型,利用粒子群算法求解.数值计算结果表明:改进后的模型的平均相对误差比现有文献降低3%~5%.这说明改进后的非线性多阶段动力系统比较适合描述微生物批式流加发酵过程.

pH控制下绿色木霉(Trichoderma viride)流加发酵生产纤维素酶

绿色木霉(Trichoderma viride)在pH控制发酵条件下,采用流加葡萄糖发酵策略,可显著提高综合滤纸酶活力(FPA)和内切酶(endo-β-1,4-glucanase,EG)、外切酶(exo-β-1,4-glucanase,CBH)、纤维二糖酶(cellobiase,CB)酶活。在5 L发酵罐中采用pH控制和流加葡萄糖工艺,可提高CB酶含量,改变酶组分之间的比例,使得FPA、EG、CB和CBH酶活分别达到50.0 U/mL,210.0U/mL,4.0 U/mL和2.5 U/mL,比摇瓶发酵分别提高了6.7、4.2、19、2.5倍。

氮源浓度对黄原胶流加发酵过程的影响

引言 黄原胶作为最重要的微生物多糖在食品、采油等工业中得到广泛应用。黄原胶生产过程的经济性取决于黄原胶发酵的最终浓度,该浓度与生物反应器中诸多环境因素密切相关,其中氮源的种类及浓度对发酵过程均有重要影响,主要是影响细胞生长并通过细胞量的变化影响黄原胶合成。氮源可分为有机氮源和无机氮源,早期研究表明有机氮源要优于无机氮源,常用DDS（Distiller’s Dried Solubles）、CSL（Corn Steep Lique）、蛋白胨等。对浓度影响的研究也主要是针对有机氮源,但有机氮源组成复杂,常含某些未知因子影响细胞生长。此外,有机氮源还不利于黄原胶的分离回收,因此以组成确定的无机氮源考察氮源浓度对发酵过程的影响更好。

赖氨酸流加发酵过程优化控制

采用动力学模型描述赖氨酸发酵动态过程,发酵过程状态变量用推广卡尔曼滤波迭代算法进行预报,采用最优控制律确定流加轨线,详细介绍流加发酵系统的最优化及赖氨酸流加发酵优化控制的实施.

酵母流加发酵过程中的模糊控制器

通过分析酵母发酵过程中的影响因素 ,建立了控制酵母发酵过程中流加速率的模糊控制器 .该模糊控制器的模糊规则可以根据专家经验方便地修改以提高控制效果 .实验表明在模糊控制器控制下酵母产量比恒速流加时提高了一倍 .