基于呼吸商在線檢測的谷氨酸發(fā)酵過程控制研究.pdf

1、本論文以谷氨酸發(fā)酵為研究對象，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)仿真對其發(fā)酵過程的優(yōu)化和控制進(jìn)行了研究。在利用谷氨酸棒桿菌S9114進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵過程中，通過代謝網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，控制不同的RQ(呼吸商)水平與代謝通量在谷氨酸、乳酸和TCA循環(huán)三者之間的分配有密切的關(guān)系。因此，確立了基于RQ在線測量的平衡代謝控制策略，以達(dá)到調(diào)節(jié)TCA循環(huán)代謝通量，從而實(shí)現(xiàn)提高谷氨酸濃度、抑制代謝產(chǎn)物的目標(biāo)。通過分析RQ對于攪拌速度大輻階躍式變化的時間響

2、應(yīng)，我們發(fā)現(xiàn)對RQ的控制可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。為此我們通過轉(zhuǎn)速的PI反饋控制器來實(shí)現(xiàn)對RQ的控制，從而使TCA循環(huán)的代謝通量保持在一個合適的水平以實(shí)現(xiàn)谷氨酸發(fā)酵過程的優(yōu)化，但是，由于RQ和攪拌轉(zhuǎn)速之間存在著響應(yīng)滯后，RQ的控制性能還有待進(jìn)一步提高。為此，在取得基本數(shù)據(jù)后，在RQ與攪拌轉(zhuǎn)速有響應(yīng)關(guān)系的前提下，建立了攪拌轉(zhuǎn)速與RQ之間的動力學(xué)模型，并用Matlab軟件Simplex(單純型法)法確定了方程參數(shù)。由于在發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)的PI反