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锁相放大器在生物量参数在线检测中的应用

微生物发酵过程是一复杂的、不确定的、非线性动态过程 ,其影响因素繁多 ,机理十分复杂 .其中菌体浓度是影响发酵过程及产品质量的最重要的生物量参数 ,但目前尚无满足要求的在线检测仪 ,该仪器能对发酵过程菌体浓度进行准确的实时在线检测 [1 ] .这在一定程度上限制了生物发酵的自动化水平 ,因此 ,探索一种菌体浓度实时在线检测的新方法是非常必要的 .本文在分析锁相放大器原理的基础上 ,提出了一种利用锁相放大器在线检测生物发酵过程菌体浓度的新方法 ,为生物量参数检测开辟了一条新的途径 .它在生化制药、食品发酵、污水处理等工业领域有着很好的推广应用价值 .1 锁相放大器实现微弱信号检测原理锁相放大器是以相干检测技术为基础 ,利用参考信号频率与输入信号频率相关 ,与噪声频率不相关 ,从而从噪声中提取有用信号 .理论上已证明 ,当信号的频率和相位已知 ,采用相干检测技术能使输出信噪比达到最大 [2 ] .锁相放大器基本组成如图 1所示 .锁...  (本文共3页) 阅读全文>>

《生物工程学报》1986年04期
生物工程学报

酵母菌发酵中菌体浓度的估算

在解决微生物发酵过程开发中,在工程设备放大寻优设计中以及在发酵过程控制的最优化问题中常使工程师们为难的是缺少对发酵动力学研究的可信数据。这是因为微生物代谢过程本身的复杂,人类对其了解的有限。微生物对变化的生长环境很敏感,要求人们在发酵运行中严格控制,而动力学模型参数就是这些敏感因素的函数。 发酵动力学的一个重要内容就是探讨微生物生长和基质消耗之间的关系。但困难在于如何正确地描述微生物的生长,通常就是如何有效地测定发酵过程中菌体浓度的变化过程。尤其在抗生素等工业生产中必须研究生产菌株的生长和代谢,寻求菌体浓度的适宜范围。然而培养液中含有不溶性固体成份使我们常常不能直接测定菌体浓度在发酵中的变化。 目前的研究工作分为二方面:一是根据微生物本身的某些特征,用物理、化学、生物的方法来关联到菌体浓度’‘一”1。这些间接方法很难及时得到结果,有时也很麻烦,且关联范围较窄。另一方面是寻找菌体生长动力学的数学表达式,以揭示其生长规律〔’一‘“’...  (本文共6页) 阅读全文>>

《无锡轻工业学院学报》1992年03期
无锡轻工业学院学报

薯干原料柠檬酸发酵菌体浓度的测定

0前言 近几年来我国的柠檬酸发酵工业发展较快,尤其是在菌种及工艺方面,已赶上国际先进水平,柠檬酸对糖转化率及发酵周期均与国外相近似[l.’〕,但在柠檬酸发酵的自动控制方面还很落后,为了用计算机对发酵过程进行优化控制进而提高发酵水平,必须建立柠檬酸发酵过程的数学模型,但到目前为止,国际国内还未有山芋粉柠檬酸发酵数学模型的报道,究其原因主要是粗料发酵过程中菌体浓度难于测定,从而难于建立。本文对柠檬酸粗料发酵菌体浓度的测定进行了研究,为建立其发酵过程的数学模型创造了条件。1实验材料与方法LI实验材料1.LI菌种无锡市第二制药厂提供的黑曲霉T419菌株。1.1.2发酵培养基山芋粉20%,液化酶0.4痴(系无锡酶制剂厂生产,活力为2000单位/g酶),自然pH.L L3发酵设备无锡轻工业学院发酵工程系IsF一200型30L全自动发酵罐及自动测量和控制系统。实验方法 山芋粉发酵工艺条件温度36士10℃,转速500r/min,风量13L/mi...  (本文共7页) 阅读全文>>

《仪器仪表学报》2011年01期
仪器仪表学报

基于改进串联混合建模方法的发酵过程菌体浓度软测量

1引言发酵是现代流程工业中常见的一种生产方式,被广泛应用于医药、食品和化工等领域[1]。菌体浓度是反映发酵过程进程的一个重要指标,它的实时获取,对于过程的控制与优化具有十分重要的意义。然而,目前还没有实用的在线传感器能直接检测菌体浓度,工业生产中大都采用人工取样离线分析的方法来获得[2]。离线分析具有较大的时间滞后,给发酵过程进程的实时监测以及该过程的直接质量控制带来了很大的困难。因此,在现有技术条件下,如何实现菌体浓度的在线检测,是目前发酵生产中亟待解决的问题。软测量是一种利用在线可测的辅助变量对难以在线测量的主导变量进行在线估计的技术,为解决上述问题提供了一条有效途径。关于发酵过程的软测量建模已有很多方法[3-10],大体可分为机理建模、黑箱建模和混合建模三大类。机理建模具有先验性、预估性等优点,但是机理建模要求对发酵过程的机理有深刻的理解。由于发酵过程的高度复杂性,研究过程机理需要投入相当大的资源和较长的时间,而且在多数情...  (本文共6页) 阅读全文>>

《化学反应工程与工艺》1992年04期
化学反应工程与工艺

柠檬酸发酵的菌体浓度间接测定及数学模型

l前言 我国的柠檬酸发酵工业起步较晚。浅盘发酵在20世纪40年代才开始,较国外晚了40年,深层发酵在60年代末开始厂〕,较国外晚了约阳年,几十年来对柠檬酸发酵菌种及工艺的研究,取得了可喜的成果。柠檬酸对糖转化率已达99%,与国外报导的相近,发酵周期为3天,较国外报导的短[z.3二。从这种情况来看,要想进一步提高转化率己相当困难,但可以选择最佳的工艺条件和控制手段,在转化率稳定保持最高水平的同时缩短发酵周期。发酵过程中不稳定因素过多,仅靠人为控制是很难办到的,必须应用电子计算机控制。而计算机控制是以发酵过程的数学模型为基础的.有了较好的数学模型才能进行优化控制,否则就只能停留在仪表控制上。 在柠檬酸发酵行业.特别是对于我国盛行的瓜干粉粗料发酵,至今未见有描述过程的数学模型的报导。究其原因主要是粗料发酵菌体浓度难以测定,故无法建立合适的数学模型来描述这类发酵过程。为此,本课题对柠檬酸发酵菌体浓度间接测定及数学模型的建立进行了研究,解...  (本文共7页) 阅读全文>>

《四川食品与发酵》2003年04期
四川食品与发酵

介绍测量菌液浓度的一种方法

常规测定菌体浓度的方法有多种,如离心法,稀释平板计数,重量法〔‘〕,血球计数板计数法【2〕,电导率法等。其中重量法作为经典的分析方法,因其具有准确度高的特点,在实际测定发酵液菌体浓度工作中使用得比较多。但重量分析法操作繁琐、耗时长,难以满足实际工作中快速测定的要求。对于培养液没有固体颗粒和色素产生的体系,浊度法[3]最为简便、迅速,非常适用于实际生产监控。本文通过微生物发酵生成丙酸的实验中丙酸杆菌的浓度测定,介绍测定生物量的一种方法。该方法主要依据及思想为:当光线通过微生物菌悬液时,菌体的散射和吸收作用使光线的透过量降低。在一定的范围内,细胞浓度与透光度成反比,与吸光度成正比。应用该方法首先确定由于细胞所造成的最大吸收峰,然后用一系列已知浓度的菌悬液测定吸光度,作出吸光度一菌浓标准曲线。要知晓发酵液中的菌浓,只要利用分光光度计测出吸光度,从标准曲线查出对应值报告即可。实验部分即可。或通过回归方程计算也可。 表1菌液浓度与吸光度间...  (本文共2页) 阅读全文>>