考慮環(huán)境約束的青霉素發(fā)酵間歇操作的動態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、生物發(fā)酵間歇操作的過程涉及到生物細(xì)胞的不同生長階段，具有明顯的動態(tài)特性，對這類過程的優(yōu)化與控制是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，需要對過程進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)。青霉素補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝是典型的生物間歇發(fā)酵的案例，且青霉素的生產(chǎn)一直是研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)，從發(fā)酵原料的選取到生產(chǎn)設(shè)備和條件的優(yōu)化學(xué)者們都做了不同的嘗試。本文主要圍繞青霉素補(bǔ)料分批發(fā)酵過程的動態(tài)優(yōu)化展開了討論，并探究了廢水中COD含量的控制問題以及青霉素分批補(bǔ)料過程的工業(yè)放大化問題。
　　

2、本文主要研究內(nèi)容包括:
　　1.針對青霉素發(fā)酵過程的動態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，選取適當(dāng)?shù)姆椒ê颓蠼馄鲗^程進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。本文首先對青霉素發(fā)酵過程的進(jìn)行了優(yōu)化，分別選取青霉素產(chǎn)量和產(chǎn)率作為目標(biāo)函數(shù)，以進(jìn)料速率作為操作變量，在不同的發(fā)酵時間和初始進(jìn)料速率下進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，確定了適宜的發(fā)酵時間和初始進(jìn)料速率，找到了最優(yōu)進(jìn)料曲線，同時模擬了兩種常見進(jìn)料方式下的發(fā)酵過程，對比了三種進(jìn)料方式下的狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)值。
　　2.對青霉素補(bǔ)

3、料分批發(fā)酵和后續(xù)的提純過程進(jìn)行了分析，分析了青霉素發(fā)酵廢水的主要產(chǎn)生單元，通過引入一個參數(shù)COD(con)用來調(diào)節(jié)控制青霉素發(fā)酵和提純過程中所產(chǎn)生廢水中的化學(xué)需氧量，同時描寫了一個關(guān)于過程中COD產(chǎn)生的約束條件以探究該約束對動態(tài)優(yōu)化結(jié)果的影響。
　　3.對青霉素補(bǔ)料分批發(fā)酵過程進(jìn)行了工業(yè)化放大動態(tài)優(yōu)化計(jì)算，模擬了年產(chǎn)青霉素1000噸的生產(chǎn)任務(wù)，根據(jù)發(fā)酵模型對單批次單個發(fā)酵罐的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行了核算，動態(tài)優(yōu)化過程以單批次單個發(fā)酵罐的青霉