发酵过程优化与控制教案发酵过程优化与控制现代生化工程的主要研究内容1.发酵过程的优化控制技术2.生化过程的模型化3.高密度培养技术4.代谢工程和代谢网络控制5.新型生化反应器的研究和开发6.新型发酵和产品分离技术发酵过程的优化控制第一部分绪论一.发酵过程优化在生化工程中的地位二.发酵过程优化的目标和研究内容三.发酵过程优化的研究进展四.流加发酵过程的优化控制一.发酵过程优化在生化工程中的地位现代生物技术不仅能在生产新型食品、饲料添加剂、药物的过程中发挥重要的作用，还能经济、清洁地生产传统生物技术或一般化学方法很难生产的特殊化学品，在解决人类面临的人口、粮食、。rrXPPqXrPPq.bingt.org上述三种类型外还有一种模型是qP与负偶联的模型，例如黑曲霉生产黑色素，其qP与的关系可表示为：当考虑到产物可能存在分解时：式中，kd为产物分解常数XPPPY/max,PkXrr邓小平.bingt.org四.微生物反应优化的一般原理1.发酵过程优化的一般步骤(1)反应过程的简化是指把工艺过程的复杂结构压缩为少数系统，这些系统可以用关键变量来表示(2)定量化系统、准确地检测发酵过程的各种参数(3)分离是指在生物过程和物理过程的各种速度相互不影响的情况下，精心设计实验以获得关于生物和物理现象的数据.bingt.org(4)数学建模数学模型是能以简化的形式表征过程行为，并实现特定目的的数学公式数学模型可将特定结果通用化，并为推论系统的其它性质提供基础建立数学模型的主要目标是：(a)为了预见任何系统的转化率或生产率；(b)用以检查在各种操作条件下工厂操作的性质和行为，检查模型适用的范围(包括外推性)；(c)用于进行工艺优化和计算机模拟；(d)用于检测出可能重要但被忽视了的参数；---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---(e)检查是否已有效地区分生物现象和物理现象；(f)有助于阐明反应机理.bingt.org2.分批微生物反应过程的优化最优化的目标函数：产量、生产率、纯利润等，有时也对这些指标的其中二个以上进行多目标函数优化最优化的操作变量：反应时间、培养基组成、温度、pH、溶氧等*培养基组成的优化预先设定XT为最大菌体浓度，则由可得到底物Si的初始浓度为)(10/0,XXYSTSXii.bingt.org无机离子或生长因子等一旦被细胞吸收，在细胞内保持元化学状态，且含量恒定不变。这类营养物质称为储存性底物。可根据这些物质在菌体内的实际含量，用类似于上式的方法确定其需要量当代谢产物的产量与培养基组成之间的关系很复杂，不能用解析函数的方式表示时，可采用实验设计法确定最优初始浓度利用最优实验设计法，即使不能提高产量，也可探索培养基组分的最小需用量，从而避免不必要的浪费.bingt.org第三部分生物反应过程的系统优化技术一.系统优化技术概述二.ATP再生系统及其在谷胱甘肽生物合成中的应用三.有机废水处理和聚羟基烷酸生产的耦合系统四.生物反应与产物分离的组合系统.bingt.org一.系统优化技术概述1.系统的定义奥地利理论生物学家贝塔朗菲于1937年第一次提出,系统是“一个相互作用的诸要素的综合体”。我国科学家钱学森对系统的定义是“系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个整体又是它从属的更大的系统的组成部分”换句话说，系统是同类或相关事物按一定的内在联系组成的整体.bingt.org2.系统的一般形态有：(一)自然系统和人造系统(二)实体系统和概念系统(三)封闭系统与开放系统(四)静态系统和动态系统(五)对象系统和行为系统(六)控制系统和因果系统.bingt.org3.系统应当具备四个基本特征(一)整体性(系统是由两个以上有一定区别又有一定相关的要素所组成，系统的整体性主要表现为系统的整体功能)(二)相关性(各要素组成了系统是因为它们之间存在相互联系、相互作用、相互---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---影响的关系)(三)目的性(系统具有能使各个要素集合在一起的共同目的，而且人造系统通常具有多重目的)(四)环境适应性(环境是指出现于系统以外的事物的总称，相对于系统而言，环境是一个更高级的、复杂的系统。系统必须适应外部...