第十章发酵过程检测与自控课件

第十章发酵过程检测与自控一、发酵过程参数检测检测的目的

了解过程变量的变化是否与预期的目标值相符决定种子罐移种和发酵罐放罐时间对不可测变量进行间接估计对过程变量按给定值进行手动控制或自动控制通过过程模型实施计算机控制收集认识和发展过程（包括建立数学模型）所必需的数据一、发酵过程参数检测发酵过程参数的分类一、发酵过程参数检测发酵传感器一、发酵过程参数检测发酵过程检测参数及传感器一、发酵过程参数检测pH电极一、发酵过程参数检测溶氧电极阴极由铂、银、金等贵金属组成，阳极由铅、锡、铝等组成。当给电极施加极谱电压（0.6~0.8V负电压）时，溶液中的氧就在阴极被还原。当产生的电流与溶液中氧含量成正比时，此时的电极电流为饱和电流，此时的电压为极谱电压。氧浓度与饱和电流成正比关系。一、发酵过程参数检测氧化还原电位反映溶液中电子得失的氧化还原电位可以作为表征生化反应的重要指标，发酵液的氧化还原电位值是溶解氧浓度、pH值和培养基中物质的氧化还原电位等的综合反映。一、发酵过程参数检测在线活细胞密度测量仪电容法测定活细胞示意图主要根据生物量的浓度和被测悬浮细胞溶液的电容之间的线性关系一、发酵过程参数检测尾气分析系统（CO2和O2检测）不分光红外二氧化碳分析仪是根据二氧化碳在其红外光谱的特征吸收峰处吸收红外光的能量并转化成热量，引起压力变化，再转化成点信号输出磁压氧分析仪是根据氧气具有顺磁性，在仪器测量室内的磁场作用下，将气体分子所受磁力转变为压力的变化，在转变为电信号后输出1.DO：发酵液中的溶解氧浓度2.耗氧速率OUR排气氧的浓度表征了进气的氧被微生物利用以后还剩余的氧，因此排气氧的大小反映了菌生长的活性，通过计算可以求得摄氧率（OUR）。第二节二、发酵过程变量的间接估计

第二节二、发酵过程变量的间接估计第二节二、发酵过程变量的间接估计CO2

释放率与氧消耗率之商叫做呼吸商（respiratoryquotient，RQ），二氧化碳释放率

呼吸商RQ=CER/OUR呼吸商(RQ)变化的生物学意义表征不同的代谢途径厌氧代谢、耗氧代谢不同的耗氧代谢途径间的差异表征不同的基质利用情况基质还原性强与弱的差异一些碳-能源基质的理论呼吸商碳-能源呼吸商葡萄糖1.00焦糖1.00甲烷0.50甲醇0.67乳酸1.00甘油0.88植物油0.70三、计算机在发酵过程中的应用计算机集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS），其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。1995年ISO对DCS的定义为满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，按照控制分散、管理集中的原则构思，微处理器、通讯技术、人机接口技术、I/O接口技术相结合用于数据采集、过程控制和生产管理的综合控制系统。计算机集散控制系统三、计算机在发酵过程中的应用工业以太网作为一种高效的局域网络，可起到数据传输、生产设备控制等功能，基于以太网的控制系统成为智能工厂的核心，利用以太网的标准接口与自行设计的现场智能单元作为嵌入式网络服务器，能够完成对现场设备的工作参数、状态参数的采集与处理，最终实现对现场设备的监视与控制。工业以太网三、计算机在发酵过程中的应用现场总线控制系统（FieldbusControlSystem,FCS）是由PLC(ProgrammableController)或DCS发展起来，应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，具有很好的开放性、互操作性和互换性现场总线控制系统人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读