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用软测量技术实现谷氨酸发酵过程残糖在线检测

用软测量技术实现谷氨酸发酵过程残糖在线检测 l舞坷 !程设计杂忐 Ph舢 ut】c Engineering Design 2001．22(4 簿宝科自动化仪表研究所 PC 6000型通用流量演算器撑作蜕明 1998 4 黄淑清、聂宜如、申先甲编热学教程高等教育出版社，1985 5 上海横河电机有限公可 Yy 100型旋涡流节什(E型)使『说叫书 I995 6 Endre~ + Hauser Vortex门0w Measunng svstem prowitl 77 7 JB／T 8622—1997工业铂热电阻技术条件厦...

l舞坷 !程设计杂忐 Ph舢 ut】c Engineering Design 2001．22(4 簿宝科自动化仪表研究所 PC 6000型通用流量演算器撑作蜕明 1998 4 黄淑清、聂宜如、申先甲编热学教程高等教育出版社，1985 5 上海横河电机有限公可 Yy 100型旋涡流节什(E型)使『说叫书 I995 6 Endre~ + Hauser Vortex门0w Measunng svstem prowitl 77 7 JB／T 8622—1997工业铂热电阻技术条件厦分度表 1998 t收稿 El期：2001—04—27) 用软测量技术实现谷氨酸发酵过程残糖在线检测费希尔一罗斯蒙特上海办事处f 200001)李春辰朱雕摘要本文结合国外的报道，对谷氨酸发酵过程残糖在线检测予介绍。美键词软测量发酵在线检测 1 工艺概况为了提高谷氨酸发酵的生产效率(产酸率和糖一糖转化率)，国内一般采用中途分次流加补糖的发酵方法因为正常发酵过程的产酸期要求基质浓度稳定变化，很多学者的研究指出，谷氨酸生菌最佳产率的基质(糖)浓度对糖蜜原料是2 o一3．5g／dl；对淀粉糖原料是 2．0—5．O昏／dl；糖浓度过高对菌体增殖有阻碍作用，糖浓度过低会导致代谢迟缓，产酸速率下降采用间歇补糖的方法往往高于七述范围，如果降低代谢的稳定性，会破坏细胞增殖，直接影响发酵的生产效率所以，严格准确地控制不同阶段的残糖浓度是发酵成败的重要因素迄今为止，谷氨酸发酵过程中在线检测残糖浓度的传感器还未问市，一般都采用定时取样分析的方法，依据残糖测定结果和累计的操作经验，确定补糖数量，实施间歇补糖。该法虽然较一次加糖法的生产效率有所提高，但从生物分子水平角度分析，它存在培养系统环境不断改变而使菌体活性下降．从而导致生产效率不稳定和效率降低的缺点日本某公司早在 1988年就引用了糖一氨比例法调节发酵最佳糖浓度和用模糊控制技术实现了稳定基质浓度和自动紧急加糖的方法．使谷氨酸效率进一步提高，巩固了谷氨酸发酵水平世界领先的地位本方案参照国外经验采用 Fisher—Rosemount 质量流量计组成的在线测量系统，在稳定 pH条件 F连续测量氨供给量．间接知其发酵残糖量并连续适时的补糖，实现在线测量和最佳化自动控制，使发酵过程达到稳定化和进一步提高生产效率的目的。 2 氨一糖软测量技术圈 1 控制框图所谓软测量就是通过氨的在线测量量与糖浓度的关系建立模型，由软件算法在线地估计发酵系统的残糖浓度，进而通过计算机系统进行调节和采用紧急加糖措施。众所周知，谷氨酸发酵是很复杂的非线性动态过程，影响生产效率的因素繁多，关系复杂，而其中维普资讯 http://www.cqvip.com l 药 r撑鞋杂志 Pha~aceutical 一 De~ga 2001．22，4 一些关键变量，如菌体浓度和残糖浓度等目前国内均需离线定时取样分析，由于取样时间间隔较 K(! 一 4小时) 数据滞后误差较大菌体浓度在线检测，瞽外已采用人工神经网络法(：kNN)和数据处理组合法(GMDH)进行非线性关系识别，建立了在线测量量通过发酵尾气流量， 0 ％，CO ％而求得的氧消耗速率 OUR和 CER与菌体浓度的关系模型，用转件算法推定菌体浓度的“软件传感器” 以耗氨量做为技术指标的糖浓发控制系统是通过大量生产数据的多』线性回归结果发现在稳定的发酵系统中氨的添加量(∑N)与糖的消耗量(∑s=S 一S )之问存在以下多元线性关系： ∑s=a =N+b(a b 是常数) 据此，Fishm—Rosemount质量流量计组成的在线测量系统可以精确测量t一△t时间内的耗氨量．即可准确地推定菌体对糖的消耗量，再根据 t+△f 时刻的耗糖量，相应补糖，使系统保持理想的残糖浓度。 3 糖系统概要开始加糖的控制程序框图如图1所示。该程序使用的语言为 BASIC。流加开始后，根据过程进行时间溶解氧浓度变化均值推测，当控糖参数应该改变的情况下就可根据参数变化值自动进行紧急加糖糖控参数随时在改变，若不紧急加糖就会造成发酵系统的不稳定，因此率方案考虑将残糖浓度变化规定一个理想的范围，在规定变幅范围内用氨控加糖只有超出糖控范围下限时才启动紧急加糖系统。 2 什肆机艚控系统图2是本系统的糖控系统。当糖控参数改变系统按程序 6的规则，指示规则 I2进行紧急加糖控打印机制规则与数学函数是通过经验集合和操作技巧总结优化而做成的．因此紧急加糖动作稳定而可靠。 (收稿日期：200I一04—03) 维普资讯 http://www.cqvip.com

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