CN119028423B 基于数据分析模型的微生物发酵优化方法 （浙江匠造食品科技有限公司）

涉及一种基于数据分析模型的微生物发酵优化行发酵参数实时监测并生成微生物发酵实时生长环境模拟场以及微生物发酵实时生长速率动酵环境约束生长代谢数据分析模型；基于微生物发酵环境约束生长代谢数据分析模型对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行微生物发酵2生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数据通过网络连接传输至步骤S2：通过数据处理单元对微生物发酵实时温度数据以步骤S21：通过数据处理单元对微生物发酵实时温度数据以及微生物发酵实时pH值数步骤S24：根据微生物发酵环境温度时序变化模拟场以及微生物发酵环境pH值时序变步骤S241：对微生物发酵环境温度时序变化模拟场以及步骤S242：对微生物发酵温度频域变化模拟场以及微生物步骤S243：基于微生物发酵温度节律性频率对微生物步骤S244：基于微生物发酵pH值节律性频率对微生物发酵步骤S245：基于微生物发酵温度频域节律性波动变化关系律性波动变化关系对微生物发酵温度频域变化模拟场以及微生物发酵pH值频域变化模拟对微生物发酵温度频域节律性波动变化关系以及微生物发酵pH值频域节律性波动变对微生物温度pH频域节律性同步交互作用关系进行频域节律性交互效应模式识别分3基于微生物温度pH频域节律性变化交互效应模式对微生物发酵温度频域变化模拟场度频域节律性相位影响约束以及微生物发酵pH值频域节律性根据微生物发酵温度频域节律性相位影响约束对微生物发酵温度频域变化模拟场进值频域节律性相位影响约束对微生物发酵pH值频域变化模拟场进行pH值频域相位动态调对微生物温度频域相位动态调整模拟场以及微生物pH值频域相位动态调整模拟场进步骤S25：对微生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数据进步骤S3：基于微生物发酵实时生长环境模拟场以及步骤S4：基于微生物发酵环境约束一生长代谢步骤S12：利用温度传感器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵温度实时监步骤S14：利用氧气浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵氧气浓步骤S15：利用营养物质浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵营步骤S251：对微生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物步骤S252：对微生物发酵氧气浓度变化曲线进行氧气4步骤S253：根据微生物发酵过程氧气实时溶解量以及微步骤S254：对微生物发酵过程实时生长速率进步骤S255：基于微生物发酵实时生长速率传质动基于微生物发酵实时生长速率传质动力学参数对微生物在不同生长阶段内的发酵过对微生物发酵过程在不同生长阶段内的生物质传输动力学模拟过程进行传质动力场基于微生物发酵实时传质动力场对相对应的微生物发酵过程进行生长速率动态响应步骤S31：基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生物发步骤S32：对微生物发酵过程中不同微生物种群的生长环境最适条件进行生长环境代步骤S33：基于微生物发酵实时生长速率动力学场对微生物发酵罐内相对应的微生物步骤S34：基于不同微生物种群的生长环境代谢影响约束目标对不同微生物种群的生长代谢动力学特征数据进行环境约束分析数学方程建立，以生成微生物种群发酵环境约基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过程进行种群生长环境条件模拟设定，得到每一个微生物种群设定的不同生长环境初始模拟条5对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过程进行微生物种群空间分布分析，得到每一通过在每一个微生物种群设定的不同生长环境初始模拟条件下对相对应每一个微生不同生长环境条件下相对应生长空间位置处的微基于每一个微生物种群在不同生长环境条件下相对应生长空间位置处的微生物分布根据每一个微生物种群在不同生长环境条件下的生长环境偏好值对每一个微生物种步骤S43：基于微生物发酵生长环境参数最佳优化结果对微生物发酵罐内的微生物发步骤S44：根据微生物发酵营养物质补充策略优化方案以及微生物发酵代谢途径优化67[0011]步骤S12：利用温度传感器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵温度实[0012]步骤S13：利用pH传感器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵pH值实时[0013]步骤S14：利用氧气浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵氧[0014]步骤S15：利用营养物质浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数据通过网络连接传输至数据处理单[0017]步骤S21：通过数据处理单元对微生物发酵实时温度数据以及微生物发酵实时pH[0020]步骤S24：根据微生物发酵环境温度时序变化模拟场以及微生物发酵环境pH值时[0021]步骤S25：对微生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数场进行节律性频率分析，得到微生物发酵温度节律性频率以及微生物发酵pH值节律性频8域节律性波动变化关系对微生物发酵温度频域变化模拟场以及微生物发酵pH值频域变化[0029]对微生物发酵温度频域节律性波动变化关系以及微生物发酵pH值频域节律性波[0030]对微生物温度pH频域节律性同步交互作用关系进行频域节律性交互效应模式识酵温度频域节律性相位影响约束以及微生物发酵pH值频域节律[0032]根据微生物发酵温度频域节律性相位影响约束对微生物发酵温度频域变化模拟酵pH值频域节律性相位影响约束对微生物发酵pH值频域变化模拟场进行pH值频域相位动[0033]对微生物温度频域相位动态调整模拟场以及微生物pH值频域相位动态调整模拟[0042]基于微生物发酵实时生长速率传质动力学参数对微生物在不同生长阶段内的发[0043]对微生物发酵过程在不同生长阶段内的生物质传输动力学模拟过程进行传质动9[0044]基于微生物发酵实时传质动力场对相对应的微生物发酵过程进行生长速率动态[0046]步骤S31：基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生[0047]步骤S32：对微生物发酵过程中不同微生物种群的生长环境最适条件进行生长环[0048]步骤S33：基于微生物发酵实时生长速率动力学场对微生物发酵罐内相对应的微[0049]步骤S34：基于不同微生物种群的生长环境代谢影响约束目标对不同微生物种群[0052]基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过[0054]通过在每一个微生物种群设定的不同生长环境初始模拟条件下对相对应每一个群在不同生长环境条件下相对应生长空间位置处的微生物分[0055]基于每一个微生物种群在不同生长环境条件下相对应生长空间位置处的微生物[0056]根据每一个微生物种群在不同生长环境条件下的生长环境偏好值对每一个微生[0060]步骤S43：基于微生物发酵生长环境参数最佳优化结果对微生物发酵罐内的微生[0061]步骤S44：根据微生物发酵营养物质补充策略优化方案以及微生物发酵代谢途径申请的有益效果在于通过在微生物发酵罐内部署多种传感器并设计合理的网络监测布局，单元对微生物发酵实时温度数据以及微生物发酵实时pH值数据进行发酵生长环境模拟分发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数据进行发酵生长动力场设定，以设定发酵生长动力场，这一步骤涉及到根据实时监测的氧气浓度和营养物质浓度数据，术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范用先前部署的温度传感器对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过程进行温度的实时监化情况，氧气浓度监测器对微生物发酵罐实时在微生物发酵液中精确地测量溶解氧的浓通过将先前各传感器实时监测得到的微生物发酵实时温度数据、微生物发酵实时pH值数情况进行整合和比对，并分析温度和pH值变化对微生物生长过程的交互作用及影响程度，化工具对先前采集得到的微生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓结合先前统计计算的氧气实时溶解量以及营养物质实时消耗量推断微生物在当前环境条前确定的最适条件进一步分析不同微生物种群在这些条件下的代谢特性和代谢产物的形标对相对应微生物种群的生长代谢动力学特征数据进行环境约束数据分析的数学方程建据分析模型对相对应的微生物发酵过程进行智能分析并通过引入相应的粒子群优化算法并通过使用相应的目标识别方法对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过程进行生长代计得到的传感器网络布置方案在微生物发酵罐中相应的位置处部署温度传感器、pH传感理单元分析处理实时监测得到的微生物发酵[0083]步骤S12：利用温度传感器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵温度实[0085]步骤S13：利用pH传感器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵pH值实时[0087]步骤S14：利用氧气浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发酵氧[0089]步骤S15：利用营养物质浓度监测器对微生物发酵罐内的微生物发酵过程进行发时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数据通过网络连接传输至数据处理单[0094]步骤S21：通过数据处理单元对微生物发酵实时温度数据以及微生物发酵实时pH[0100]步骤S24：根据微生物发酵环境温度时序变化模拟场以及微生物发酵环境pH值时度时序变化模拟场以及微生物发酵环境pH值时序变化模拟场进行生长环境节律影响的模[0102]步骤S25：对微生物发酵实时氧气浓度数据以及微生物发酵实时营养物质浓度数的传质动力学模型对先前实时预测得到的微生物发酵过程实时生长速率进行动力学的动过程中的生长速率动力学模型，这个模型考虑了传质过程对微生物生长和代谢活动的影到的在时域上的微生物发酵环境温度时序变化模拟场以及微生物发酵环境pH值时序变化许分解温度和pH值在不同频率下的成分，从而识别出频率特征对微生物发酵过程的影响，场进行节律性频率分析，得到微生物发酵温度节律性频率以及微生物发酵pH值节律性频变化模拟场进行分析，这一分析将揭示在不同频率范围内温度变化的周期性变化频率值，域节律性波动变化关系对微生物发酵温度频域变化模拟场以及微生物发酵pH值频域变化域节律性波动变化关系以及微生物发酵pH值频域节律性波动变化关系进行节律同步交互节律性波动变化进行同步交互挖掘分析，这包括计算它们在频域上的相关性和交互作用，频域上的节律性相位影响约束，也即理解温度和pH值在频域上的节律性变化如何相互影样地通过结合先前分析得到的pH值节律性相位影响约束对相对应的微生物发酵pH值频域[0116]对微生物发酵温度频域节律性波动变化关系以及微生物发酵pH值频域节律性波域节律性波动变化关系以及微生物发酵pH值频域节律性波动变化关系进行节律同步交互应模式对相对应的微生物发酵温度频域变化模拟场以及微生物发酵pH值频域变化模拟场pH值的变化模式，并选择适当的分析方法来探索温度和pH值在频域上的相位影响约束关生物发酵pH值频域节律性相位影响约束对微生物发酵pH值频域变化模拟场进行pH值频域符合优化的发酵条件要求，并通过结合先前的影响约束条件选择合适的相位动态调整方生物温度频域相位动态调整模拟场以及微生物pH值频域相位动态调整模拟场进行生长环变化曲线进行积分或变化率分析，从而统计计算微生物发酵过程中营养物质的实时消耗量以及微生物发酵过程营养物质实时消耗量使用数学建模和统计分析对相对应的微生物的模拟分析，以理解在不同阶段内营养物质的传输速率对微生物生长和代谢活动的影响，于先前模拟的在不同生长阶段内微生物和营养物质之间传输过程来建立整个微生物发酵过结合先前融合得到的微生物发酵实时传质动力场对相应的微生物发酵过程进行生长速中的扩散速率和利用效率，如果模拟显示在稳定期内碳源传输速率较低或存在扩散限制，质动力场描述了在发酵罐内部不同区域和时间点上的物质传输状态，包括营养物质的分[0147]步骤S31：基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生微生物发酵过程中不同微生物种群的生长环境最[0149]步骤S32：对微生物发酵过程中不同微生物种群的生长环境最适条件进行生长环[0151]步骤S33：基于微生物发酵实时生长速率动力学场对微生物发酵罐内相对应的微[0153]步骤S34：基于不同微生物种群的生长环境代谢影响约束目标对不同微生物种群响约束目标对相对应微生物种群的生长代谢动力学特征数据进行环境约束数据分析的数生长代谢动力学特征数据与环境条件的约束目标进行关联，从而建立得到相应的环境约束生长代谢数学方程，这个数学方程可以用来预测在特定环境条件下微生物种群的生长生物生长产量(生物体积或细胞数)，S(t)为微[0158]基于微生物发酵实时生长环境模拟场对微生物发酵罐内相对应的微生物发酵过养基来调节营养物质的浓度，从而为每一个微生物种群模拟设定出不同的生长环境条件，最终得到每一个微生物种群设定的不同生长环境初始模生物种群在不同生长环境条件下相对应生长空间