甘油连续生物歧化过程的非线性分析与稳态优化
发布时间：2021-08-05 03:06
甘油生物转化为1,3-丙二醇具有利用可再生原料、温和的反应条件、副产物少、环境污染小等优势,从而成为备受关注的生化过程。所以,建立和利用与其过程相适应的优化模型及优化方法,对1,3-丙二醇的实际生产有指导作用。本文主要研究甘油连续生物歧化过程的非线性分析与稳态优化。针对这些问题,给出了不同操作条件下的平衡点计算与稳定性分析等非线性分析结果,建立了与其过程相适合的稳态优化模型,并用优化方法对其进行求解。论文研究的主要内容和所取得的主要结果如下:1.针对甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的过量动力学系统,建立以1,3-丙二醇的产率最大为优化目标、以稳定性要求作为约束条件的稳态优化模型,并对该模型进行求解,最后获得了甘油生物歧化过程的最优稳定操作条件及1,3-丙二醇的最大产率。2.针对甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的还原途径酶催化非线性动力系统,首先对其进行平衡点计算与平衡点稳定性判别等非线性分析研究,并给出具体的分析结果;然后建立了以1,3-丙二醇的产率最大为优化目标、以稳定性要求作为约束条件的稳态优化模型,并对该模型进行求解,获得了甘油生物歧化过程的最优稳定操作条件及1,3-丙二醇的最大...
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平衡点的计算结果.(a)生物量;(b)胞外甘油浓度;(c)胞内甘油浓度;(d)胞内3-羟基丙醛浓度;(e)胞内1,3-丙二醇浓度;(f)胞外1,3-丙二醇浓度;(g)胞外乙酸浓度;(h)胞外乙醇浓度
(h)图 3-7: 平衡点个数的分布情况. (a)生物量; (b)胞外甘油浓度; (c)胞内甘油浓度; (d)胞外 1,3-二醇浓度; (e)胞外乙酸浓度; (f)胞外乙醇浓度; (g)胞内 3-羟基丙醛浓度; (h)胞内 1,3-丙二醇度 Fig.3-7 Distribution of the number of equilibrium points: (a) Biomass; (b) Extracellular glyceconcentration; (c) Intracellular glycerol concentration; (d) Intracellular 3-hydroxypropanconcentration; (e) Intracellular 1,3-propanediol concentration; ( f ) Extracellular 1,3-propanedconcentration; (g) Extracellular acetic acid concentration; (h) Extracellular ethanol concentration稳定性分析的结果与讨论：对甘油生物歧化为 1,3-丙二醇还原途径酶催化系统进行稳定性分析，可以断所求出的平衡点是否为稳定操作点。图 3-8 表示在不同稀释速率和不同初始油浓度下，稳定操作点和不稳定操作点的个数分布情况。图 3-8 中 N 1表示只一个平衡点且平衡点是稳定的，这部分用绿色来表示； N 2表示有两个平衡且两个平衡点都是稳定的，这部分用黄色来表示； N 2表示有两个平衡点，个平衡点是稳定的，另一个平衡点是不稳定的，这部分用蓝绿色来表示； N 3
图 3-8 稳定操作点和不稳定操作点个数分布情况Fig. 3-8 Distribution of number of stable operating points and unstable operating points为了达到细节清晰和放大的目的，我们在图 3-8 中分别选取 D 0.1 0.2h-1， D 0.3h-1， D 0.4h-1， D 0.5h-1时的计算结果，得出二-图 3-13。图 3-9-图 3-13 表示当 D 0.1h-1，D 0.2h-1，D 0.3h-1，D D 0.5h-1时，不同甘油初始浓度下稳定操作点和不稳定操作点的个数。01234N
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类两阶段甘油连续歧化过程的正平衡点分析[J]. 魏顺行,徐恭贤. 渤海大学学报(自然科学版). 2019(04)
本文编号：3322936
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平衡点的计算结果.(a)生物量;(b)胞外甘油浓度;(c)胞内甘油浓度;(d)胞内3-羟基丙醛浓度;(e)胞内1,3-丙二醇浓度;(f)胞外1,3-丙二醇浓度;(g)胞外乙酸浓度;(h)胞外乙醇浓度
(h)图 3-7: 平衡点个数的分布情况. (a)生物量; (b)胞外甘油浓度; (c)胞内甘油浓度; (d)胞外 1,3-二醇浓度; (e)胞外乙酸浓度; (f)胞外乙醇浓度; (g)胞内 3-羟基丙醛浓度; (h)胞内 1,3-丙二醇度 Fig.3-7 Distribution of the number of equilibrium points: (a) Biomass; (b) Extracellular glyceconcentration; (c) Intracellular glycerol concentration; (d) Intracellular 3-hydroxypropanconcentration; (e) Intracellular 1,3-propanediol concentration; ( f ) Extracellular 1,3-propanedconcentration; (g) Extracellular acetic acid concentration; (h) Extracellular ethanol concentration稳定性分析的结果与讨论：对甘油生物歧化为 1,3-丙二醇还原途径酶催化系统进行稳定性分析，可以断所求出的平衡点是否为稳定操作点。图 3-8 表示在不同稀释速率和不同初始油浓度下，稳定操作点和不稳定操作点的个数分布情况。图 3-8 中 N 1表示只一个平衡点且平衡点是稳定的，这部分用绿色来表示； N 2表示有两个平衡且两个平衡点都是稳定的，这部分用黄色来表示； N 2表示有两个平衡点，个平衡点是稳定的，另一个平衡点是不稳定的，这部分用蓝绿色来表示； N 3
图 3-8 稳定操作点和不稳定操作点个数分布情况Fig. 3-8 Distribution of number of stable operating points and unstable operating points为了达到细节清晰和放大的目的，我们在图 3-8 中分别选取 D 0.1 0.2h-1， D 0.3h-1， D 0.4h-1， D 0.5h-1时的计算结果，得出二-图 3-13。图 3-9-图 3-13 表示当 D 0.1h-1，D 0.2h-1，D 0.3h-1，D D 0.5h-1时，不同甘油初始浓度下稳定操作点和不稳定操作点的个数。01234N
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类两阶段甘油连续歧化过程的正平衡点分析[J]. 魏顺行,徐恭贤. 渤海大学学报(自然科学版). 2019(04)
本文编号：3322936
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