基于人工智能和代谢调控的典型好氧发酵过程在线控制和故障诊断
发布时间：2021-03-26 18:15
绝大多数的大宗发酵产品，如氨基酸、生物酶、生物药物蛋白等均依靠好氧发酵生产。除了选育优良菌种外，发酵过程控制技术也是提高发酵性能的重要手段。好氧发酵过程存在许多共性问题，例如：传统离线控制难以取得满意的效果，而许多重要的发酵参数又无法在线测量，实施发酵过程在线控制存在困难；发酵故障时有发生，严重影响发酵过程的稳定性和经济性；供氧压力巨大、溶解氧浓度（DO）难以控制、通纯氧发酵大大增加了发酵操作的成本和不安全因素。针对上述问题，本论文以利用两种典型的、好氧型大宗产品的发酵菌种（重组毕赤酵母和谷氨酸棒杆菌）生产药物蛋白和谷氨酸的过程为研究对象，深入研究了基于人工智能和代谢调控的发酵过程预测、在线控制和故障诊断的关键技术，旨在为好氧大宗产品发酵搭建共性平台，提高目标产物的浓度、发酵稳定性和发酵过程的整体性能。论文的主要研究内容总结如下：（1）利用毕赤酵母生产猪α干扰素（pIFN-α）的发酵过程中，发酵性能指标、pIFN-α抗病毒活性（pIFN-α-AVA）难以测量，发酵性能无法预测。为此，以易测量的发酵参数（诱导时间/温度、DO、O2消耗速率OUR、CO2释放速率CER、甲醇消耗速率、总蛋白...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电子传递链与氧化磷酸化
图 3-1 乙醇浓度在线测量与数据采集系统e on-line ethanol concentration measuremen发酵液中最可能出现的小分子挥发性忽略不计；经过细胞培养末期的“饥小分子挥发性物质为甲醇。商用的膜
不同浓度的甲醇和乙醇标准溶液，分别拟量关系的标准曲线。在细胞培养阶段和诱的标准曲线计算得到乙醇和甲醇的浓度。示，甲醇浓度采集系统的操作界面与此相量的改良型 DO-Stat 甘油流加控制策略养阶段采用了两种甘油流加策略：传统 DO-Stat 流加策略中，流加延迟时间是恒油耗尽，DO 急剧上升并超过其设定上限即便 DO 降低至设定上限以下，甘油流到预设流加延迟时间的情况下，才会关闭 策略不同，改良型 DO-Stat 策略的流加延的原理，根据乙醇的实时浓度反馈调节甘定值。( )()*+P×C CkT≤T≤TEtOHEtOHMinMax
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米浆在氨基酸发酵工业中的作用[J]. 左莹,张萍,张惠. 中国酿造. 2013(11)
[2]论我国酶制剂工业的发展[J]. 王睿,刘桂超. 畜牧与饲料科学. 2011(01)
[3]在线推定和控制葡萄糖浓度改善谷氨酸发酵性能[J]. 曹艳,丁健,段作营,刘立明,史仲平. 微生物学通报. 2009(10)
[4]基于自我联想神经网络的谷氨酸发酵在线故障诊断[J]. 董传亮,潘丰,史仲平. 中国酿造. 2009(02)
[5]L-丝氨酸发酵生产菌发酵条件的优化[J]. 张佑红,王新彬,吴元欣. 武汉工程大学学报. 2007(04)
[6]好氧发酵过程中影响溶解氧的因素及如何提高溶解氧的浓度[J]. 王霞,张世有. 黑龙江医药. 2005(04)
[7]基因工程药物的表达系统及发展状况[J]. 崔进梅,宋磊,邓学箴,潘显玲. 齐鲁药事. 2005(02)
[8]猪α1-干扰素的基因改造与高效原核表达[J]. 曹瑞兵,徐学清,周斌,陈德胜,陈溥言. 生物工程学报. 2004(02)
[9]An Improved Adaptive Multi-way Principal Component Analysis for Monitoring Streptomycin Fermentation Process[J]. 何宁,王树青,谢磊. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2004(01)
[10]酶制剂工业概况及其应用进展[J]. 胡学智. 工业微生物. 2003(04)
博士论文
[1]利用代谢酶学和模型技术改善谷氨酸发酵的稳定性和糖酸转化率[D]. 曹艳.江南大学 2013
[2]基于模糊在线支持向量回归的建模与预测控制研究[D]. 陈进东.江南大学 2013
[3]毕赤酵母高效发酵生产猪α干扰素过程的优化与代谢调控[D]. 金虎.江南大学 2011
[4]诺西肽发酵过程建模与优化研究[D]. 牛大鹏.东北大学 2010
[5]生化过程动态建模及优化控制研究[D]. 王鲜芳.江南大学 2009
硕士论文
[1]L-缬氨酸产生菌的选育及其发酵条件的调控[D]. 袁丹丹.江南大学 2010
[2]L-赖氨酸产生菌选育及其发酵条件的调控[D]. 陈银芳.江南大学 2009
[3]L-精氨酸产生菌的选育及其发酵条件优化[D]. 张义萍.江南大学 2006
本文编号：3102027
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电子传递链与氧化磷酸化
图 3-1 乙醇浓度在线测量与数据采集系统e on-line ethanol concentration measuremen发酵液中最可能出现的小分子挥发性忽略不计；经过细胞培养末期的“饥小分子挥发性物质为甲醇。商用的膜
不同浓度的甲醇和乙醇标准溶液，分别拟量关系的标准曲线。在细胞培养阶段和诱的标准曲线计算得到乙醇和甲醇的浓度。示，甲醇浓度采集系统的操作界面与此相量的改良型 DO-Stat 甘油流加控制策略养阶段采用了两种甘油流加策略：传统 DO-Stat 流加策略中，流加延迟时间是恒油耗尽，DO 急剧上升并超过其设定上限即便 DO 降低至设定上限以下，甘油流到预设流加延迟时间的情况下，才会关闭 策略不同，改良型 DO-Stat 策略的流加延的原理，根据乙醇的实时浓度反馈调节甘定值。( )()*+P×C CkT≤T≤TEtOHEtOHMinMax
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米浆在氨基酸发酵工业中的作用[J]. 左莹,张萍,张惠. 中国酿造. 2013(11)
[2]论我国酶制剂工业的发展[J]. 王睿,刘桂超. 畜牧与饲料科学. 2011(01)
[3]在线推定和控制葡萄糖浓度改善谷氨酸发酵性能[J]. 曹艳,丁健,段作营,刘立明,史仲平. 微生物学通报. 2009(10)
[4]基于自我联想神经网络的谷氨酸发酵在线故障诊断[J]. 董传亮,潘丰,史仲平. 中国酿造. 2009(02)
[5]L-丝氨酸发酵生产菌发酵条件的优化[J]. 张佑红,王新彬,吴元欣. 武汉工程大学学报. 2007(04)
[6]好氧发酵过程中影响溶解氧的因素及如何提高溶解氧的浓度[J]. 王霞,张世有. 黑龙江医药. 2005(04)
[7]基因工程药物的表达系统及发展状况[J]. 崔进梅,宋磊,邓学箴,潘显玲. 齐鲁药事. 2005(02)
[8]猪α1-干扰素的基因改造与高效原核表达[J]. 曹瑞兵,徐学清,周斌,陈德胜,陈溥言. 生物工程学报. 2004(02)
[9]An Improved Adaptive Multi-way Principal Component Analysis for Monitoring Streptomycin Fermentation Process[J]. 何宁,王树青,谢磊. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2004(01)
[10]酶制剂工业概况及其应用进展[J]. 胡学智. 工业微生物. 2003(04)
博士论文
[1]利用代谢酶学和模型技术改善谷氨酸发酵的稳定性和糖酸转化率[D]. 曹艳.江南大学 2013
[2]基于模糊在线支持向量回归的建模与预测控制研究[D]. 陈进东.江南大学 2013
[3]毕赤酵母高效发酵生产猪α干扰素过程的优化与代谢调控[D]. 金虎.江南大学 2011
[4]诺西肽发酵过程建模与优化研究[D]. 牛大鹏.东北大学 2010
[5]生化过程动态建模及优化控制研究[D]. 王鲜芳.江南大学 2009
硕士论文
[1]L-缬氨酸产生菌的选育及其发酵条件的调控[D]. 袁丹丹.江南大学 2010
[2]L-赖氨酸产生菌选育及其发酵条件的调控[D]. 陈银芳.江南大学 2009
[3]L-精氨酸产生菌的选育及其发酵条件优化[D]. 张义萍.江南大学 2006
本文编号：3102027
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