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发酵工程第7章发酵的中间控制by文库LJ佬2024-06-11
CONTENTS发酵过程概述发酵过程监测与控制基于数据的发酵过程优化发酵过程中的安全与环保
01发酵过程概述
发酵过程概述控制参数概述主要控制参数的作用和影响。发酵过程动力学发酵过程中的微生物生长和产物形成动力学特征。
控制参数概述控制参数概述温度控制:
确保适宜的温度范围,促进微生物生长和代谢。
pH控制:
维持适当的酸碱度,影响微生物代谢路径和产物合成。
氧气供应:
调节氧气浓度,影响微生物的呼吸和产物生成。
营养物质供给:
提供合适的碳源、氮源等,影响微生物生长速率和产物质量。
搅拌速率:
控制发酵液的混合均匀度,促进养分传递和产物分布。
发酵过程动力学发酵过程动力学生长期:
微生物快速增殖阶段,需求养分和氧气较多。衰退期:
养分耗竭或产物抑制下微生物生长减缓。稳定期:
微生物生长速率达到平衡,产物合成逐渐增加。
02发酵过程监测与控制
发酵过程监测与控制控制策略优化常用传感器对发酵过程参数的监测。传感器技术应用提高发酵过程控制效率的方法。
传感器技术应用传感器技术应用温度传感器:
实时监测发酵液温度变化,控制加热或冷却系统。溶解氧传感器:
测量发酵液中溶解氧浓度,调节氧气供应。pH传感器:
持续检测发酵液酸碱度,自动调节酸碱度。液位传感器:
监测发酵罐内液位,避免溢出或干涸。流速传感器:
测量搅拌速率,保持发酵液均匀搅拌。
控制策略优化反馈控制系统:
根据传感器反馈信息,实时调整控制参数。
前馈控制策略:
根据已知的发酵动力学模型,预先调整控制参数。
模型预测控制:
基于动态模型对未来发酵过程进行预测,优化控制策略。
多变量控制系统:
综合考虑多个控制参数的关联性,协同调节发酵过程。
03基于数据的发酵过程优化
基于数据的发酵过程优化数据采集与处理获取和分析发酵过程数据的方法。优化算法应用利用优化算法提高发酵过程效率和产物质量。
数据采集与处理传感器数据采集:
实时获取发酵过程中各项参数的数据。数据分析:
利用统计学和机器学习方法分析数据,发现规律和趋势。数据预处理:
清洗、归一化和异常检测等数据预处理步骤。特征提取:
从原始数据中提取有价值的特征,用于建模和分析。
优化算法应用遗传算法:
优化控制参数组合,实现多目标优化。粒子群算法:
模拟生物群体行为,寻找全局最优解。模拟退火算法:
模拟金属退火过程,寻找局部最优解。人工神经网络:
建立发酵过程预测模型,优化控制策略。
04发酵过程中的安全与环保
发酵过程中的安全与环保安全措施:
预防发酵过程中可能发生的安全事故。
安全措施安全措施气体检测与通风:
监测发酵罐内有害气体浓度,保障操作人员安全。应急处理流程:
制定应急处理方案,应对意外情况和突发事件。装备
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