第十章發(fā)酵過程檢測與自控課件

第十章發(fā)酵過程檢測與自控一、發(fā)酵過程參數檢測檢測的目的

了解過程變量的變化是否與預期的目標值相符決定種子罐移種和發(fā)酵罐放罐時間對不可測變量進行間接估計對過程變量按給定值進行手動控制或自動控制通過過程模型實施計算機控制收集認識和發(fā)展過程（包括建立數學模型）所必需的數據一、發(fā)酵過程參數檢測發(fā)酵過程參數的分類一、發(fā)酵過程參數檢測發(fā)酵傳感器一、發(fā)酵過程參數檢測發(fā)酵過程檢測參數及傳感器一、發(fā)酵過程參數檢測pH電極一、發(fā)酵過程參數檢測溶氧電極陰極由鉑、銀、金等貴金屬組成，陽極由鉛、錫、鋁等組成。當給電極施加極譜電壓（0.6~0.8V負電壓）時，溶液中的氧就在陰極被還原。當產生的電流與溶液中氧含量成正比時，此時的電極電流為飽和電流，此時的電壓為極譜電壓。氧濃度與飽和電流成正比關系。一、發(fā)酵過程參數檢測氧化還原電位反映溶液中電子得失的氧化還原電位可以作為表征生化反應的重要指標，發(fā)酵液的氧化還原電位值是溶解氧濃度、pH值和培養(yǎng)基中物質的氧化還原電位等的綜合反映。一、發(fā)酵過程參數檢測在線活細胞密度測量儀電容法測定活細胞示意圖主要根據生物量的濃度和被測懸浮細胞溶液的電容之間的線性關系一、發(fā)酵過程參數檢測尾氣分析系統(tǒng)（CO2和O2檢測）不分光紅外二氧化碳分析儀是根據二氧化碳在其紅外光譜的特征吸收峰處吸收紅外光的能量并轉化成熱量，引起壓力變化，再轉化成點信號輸出磁壓氧分析儀是根據氧氣具有順磁性，在儀器測量室內的磁場作用下，將氣體分子所受磁力轉變?yōu)閴毫Φ淖兓?，在轉變?yōu)殡娦盘柡筝敵?.DO：發(fā)酵液中的溶解氧濃度2.耗氧速率OUR排氣氧的濃度表征了進氣的氧被微生物利用以后還剩余的氧，因此排氣氧的大小反映了菌生長的活性，通過計算可以求得攝氧率（OUR）。第二節(jié)二、發(fā)酵過程變量的間接估計

第二節(jié)二、發(fā)酵過程變量的間接估計第二節(jié)二、發(fā)酵過程變量的間接估計CO2

釋放率與氧消耗率之商叫做呼吸商（respiratoryquotient，RQ），二氧化碳釋放率

呼吸商RQ=CER/OUR呼吸商(RQ)變化的生物學意義表征不同的代謝途徑厭氧代謝、耗氧代謝不同的耗氧代謝途徑間的差異表征不同的基質利用情況基質還原性強與弱的差異一些碳-能源基質的理論呼吸商碳-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、計算機在發(fā)酵過程中的應用計算機集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem,DCS），其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。1995年ISO對DCS的定義為滿足大型工業(yè)生產和日益復雜的過程控制要求，按照控制分散、管理集中的原則構思，微處理器、通訊技術、人機接口技術、I/O接口技術相結合用于數據采集、過程控制和生產管理的綜合控制系統(tǒng)。計算機集散控制系統(tǒng)三、計算機在發(fā)酵過程中的應用工業(yè)以太網作為一種高效的局域網絡，可起到數據傳輸、生產設備控制等功能，基于以太網的控制系統(tǒng)成為智能工廠的核心，利用以太網的標準接口與自行設計的現場智能單元作為嵌入式網絡服務器，能夠完成對現場設備的工作參數、狀態(tài)參數的采集與處理，最終實現對現場設備的監(jiān)視與控制。工業(yè)以太網三、計算機在發(fā)酵過程中的應用現場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem,FCS）是由PLC(ProgrammableController)或DCS發(fā)展起來，應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系統(tǒng)，具有很好的開放性、互操作性和互換性現場總線控制系統(tǒng)人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀