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发酵过程智能测控系统的研究

李硕  
【摘要】: 微生物发酵工程是生物工程和现代生物技术及其产业化的基础。随着发酵技术的不断发展,对自动控制技术的要求也越来越高。然而,生物发酵过程机理复杂,具有高度的非线性、时变性,一些关键参数(如底物浓度、菌体浓度、产物浓度)难以在线检测,使得先进的优化控制算法和策略难以实现;而目前所使用的基于不同测控单元(如MCU、IPC、PLC、DCS、FCS)的发酵测控系统,多数采用常规的检测单元,缺少对关键参数进行检测的智能单元。因此,为了实现生物发酵在线优化与调控,迫切需要研究出融入智能检测单元的发酵过程智能测控系统。 本文在详细分析发酵测控系统研究现状的基础上,提出了一种发酵过程智能测控系统的体系结构,在发酵过程测控系统网络化结构研究基础上给出了发酵过程智能测控系统的软硬件集成方法;通过智能检测单元实现难测关键参数的测量,通过智能控制单元进行参数的有效调控;应用底层OPC技术与上层Web Service技术,开发出基于AJAX技术的网络化发酵过程智能测控系统;将该系统应用在L-乳酸发酵过程优化控制系统中,验证了系统的有效性。 实验结果表明,所开发的发酵过程智能测控系统应用在L-乳酸发酵过程优化控制系统中,能够利用智能测控系统的软测量模块估算营养液消耗情况,按照所设定葡萄糖浓度大小进行补料的添加,从而实现发酵过程优化控制,提高发酵产物得率,该系统运行正常,性能良好。该发酵过程智能测控系统能够很好的应用于发酵测控过程中。


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