基于Matlab/Simulink的青霉素发酵过程仿真平台

对青霉素发酵过程进行控制和优化研究,需要开发适用的仿真平台。当前国际上较有影响力的仿真平台Pen Sim,只能在指定操作条件下产生用于分析的过程数据,不适用于青霉素发酵过程的实时控制和产量优化。对Pen Sim仿真平台的内在模型进行了深入细致的研究,基于Matlab/Simulink环境开发了新的青霉素发酵过程仿真平台。该仿真平台具有和Pen Sim高度一致的动力学特性,并且可由用户自定义操作变量轨迹(如底物流加速率),适用于对青霉素发酵过程进行控制和优化方面的研究。

青霉素发酵过程的模型仿真与补料优化

补料分批式青霉素发酵的机理模型已得到深入研究,但是模型往往难以用于补料的优化和批次内的控制。为了对模型进行优化控制,针对Birol等提出的青霉素发酵非结构动力学模型,合理调整了温度和pH变化的影响,得到了青霉素发酵过程的简化机理模型。反应基质的补料是青霉素优化控制的关键,选择对补料速率进行优化来提高青霉素的产量。由于机理模型具有非线性和约束条件,采用序贯二次规划算法来进行求解,其中将补料轨线进行分段处理提高了优化效率。优化计算结果表明改进的补料过程可以提高青霉素的浓度和产量。