A method for multiphase batch process monitoring based on auto phase identification

Batch processes with multiple phases are commonly found in process industries. Process dynamics and correlations among variables also tend to change with the transitions across such phases. Traditional approaches where the model is constructed from data representing the whole batch process would not be sufficient to capture the varying process dynamics and correlation structure. Different ways of phase segmentation and modeling strategies have been previously reported that account for the multi-phase characteristics of such processes. For a given process dynamic or a particular phase in a multi-phase process, a Principal Component Analysis (PCA) model can project the maximum deviation with small number of principal components, and represent a certain percentage of the deviation with fixed number of principal components. As the process dynamics change, the percentage represented by the fixed number of PCs also changes if a single PCA model is applied. In this paper, a new phase identification method is proposed based on the change of the first cumulative contribution between different PCA models. Every phase is modeled separately based on the phase identification. The method is applied to fault detection in the fed-batch penicillin cultivation process. The results show that the method can better capture the process dynamics in different phases and detect process upset in an early stage.     

基于连续隐Markov 模型的发酵过程软测量方法

针对生物发酵过程中一些生物参量难以用仪表进行在线检测的问题,提出一种基于连续隐Markov模型（CHMM）的发酵过程软测量建模方法.为减少建模过程的计算量,提出了改进最小分类误差准则,用于CHMM软测量模型参数估计.为避免软测量结果在发酵过程监测与控制实际应用中存在的盲目性,提出了在线评价软测量结果可靠性的可信度评价指标.实验结果表明了所提出方法的有效性以及可信度评价指标的实际意义.     

啤酒发酵中温度的测控方法

结合集散控制系统的特点,设计了一种嵌入式啤酒发酵控制系统。该系统采用自主研发的智能化SOC(System on Chip)嵌入式数据终端处理器作为控制终端;通过差动中值定标的方法实现现场高精度检测;使用固定周期预测增量控制方法对啤酒发酵的温度进行控制;采用时间隧道数据处理器处理的方法而使数据处理系统化,提高了系统的稳定性和连贯性;数据终端处理器配置通用串行口,与工控计算机组成局域网实现集散式控制。实践证明,该系统不仅成本低、功能强,而且灵活、可靠。     

玉米黄酒发酵条件的优化

以玉米碴为原料,分别选用UV－48黑曲霉和啤酒酵母为发酵菌种,通过对接种量、培养温度、pH值以及发酵周期的研究,确定以玉米为原料制作黄酒的最佳发酵条件为：最适接种量为糖化菌10％,酵母菌1％;最适发酵温度为15－18℃;最适pH值为4.5-5.5,最适发酵周期为16－19d。     

面向21世纪的新型发酵有机酸工业（一）

近年柠檬酸工业高速发展,2002年的产量已达到40.2万t,出口28.3万t,出口额突破了2亿美元。价格大战使柠檬酸的出口价格呈持续下滑趋势,并已引起了相关国家的抵制。我国发酵有机酸行业必须攘外安内,以实现柠檬酸行业量变向质变的飞跃;扬长避短,抓住生物降解材料的发展机遇,发展聚乳酸、聚羟基链烷酯;推陈出新,关注苹果酸、丙酮酸和曲酸,提升整体水平。     

膜技术在连续发酵制乙醇中的应用研究

本文对膜技术在连续发酵制乙醇中的应用研究情况作了综述,重点介绍了膜循环发醇器(MRE)。对不同的膜过程、膜组件的形式、微生物种类的影响等作了比较,并简单介绍了循环发酵动力学模型的特征在 MRE 制乙醇中,发酵液中细胞浓度可高达100g(干重)/l,因此在较高稀释率下,基质转化率仍较高,生产率可比间歇发酵提高20倍以上,是非常有开发前途的发酵方法     

香菇多糖和金针菇多糖的提取及其抑菌活性

为了探索食用菌多糖在抗菌方面的开发和应用,采用菌丝体发酵法,制得金针菇和香菇胞外多糖,采用热水浸提结合微波预处理法,提取香菇菌柄多糖,并采用正交试验方法对提取工艺进行优化,然后采用滤纸片法测试金针菇胞外多糖、香菇胞外多糖和香菇菌柄多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌的抑制活性．结果表明：香菇菌柄多糖提取的最佳工艺为微波预处理3mm（处理过程中微波炉的功率为480w）、料液比为1：30（g：mL）、浸提时间为1．5h和浸提温度为96℃．在8．5mg／mL的浓度下,金针菇胞外多糖,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌均无抑制作用;在4．8mg／mL的浓度下,香菇胞外多糖和香菇菌柄多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌均有抑制活性．香菇胞外多糖,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌的最小抑菌浓度分别为0．15、4．8、4．8mg／mL;香菇菌柄多糖,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌的最小抑菌浓度分别为2．4、4．8、4．8mg／mL．不同浓度的香菇多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白球念球菌的抑制活性不同;香菇胞外多糖和香菇菌柄多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白球念球菌的抑制活性存在差异．     

响应面法优化芽孢杆菌LJ-7发酵产酯酶条件

为了获得海洋芽孢杆菌LJ-7发酵产酯酶的最佳条件,采用响应面法对其发酵条件进行了优化。首先,通过单因素试验选出对酯酶产量影响较显著的3个因素,即发酵温度、初始pH和发酵时间。在单因素试验的基础上,采用Box-Benhnken中心组合方法进行三因素三水平的试验设计,以酶活为响应值,利用响应面分析法进行进一步优化,确定最佳发酵条件为:发酵时间42.81h,发酵温度29.40℃,pH为6.21,此时预测的酯酶酶活为24.91 U/mL。在此最佳条件下,平行试验测得实际酶活为24.63U/mL,达到理论预测值的95%以上。该模型较好地预测了实际发酵情况,得到的优化条件具有实际应用价值。     

奶牛生物（活菌）饲料的研究

以酒精糟、白酒糟、碎玉米、啤酒糟等为原料,添加尿素、（NH4）2SO4及营养液F,采用“液体种子培养,多菌种混合固态发酵技术”生产奶牛生物（活菌）饲料。饲料粗蛋白平均含量36．55％、提高率1635％;酵母菌、有效细菌总数及活菌率分别为：7．85×10^8个g、7．11×10^9个,g和82．2％;β-淀粉酶1356mg／（g．h）、纤维素酶168um／（g．h）、中性蛋白酶1088ug／（g．min）、碱性蛋白酶372ug/（g·min）、糖化酶110u／（g．h）;VA80IU／（100g）、VB：2．35mg／（100g）、VD2945IU／（100g）、VC1．1mg／（100g）、烟酸10．7mg／（100g）。     

利用柑桔加工废弃物制取糖蜜及乙醇

柑桔加工废弃物约占果实质量的50%,含大量糖分,适宜制备糖蜜和发酵生产乙醇.研究了用废弃物制取糖蜜及生产乙醇的工艺和条件.结果表明,柑桔皮渣制取糖蜜时,生石灰的适宜添加量为0.3%,制得的可溶性固形物为40%的糖蜜,总糖含量为34%.对pH值、糖度、接菌量和温度等影响发酵的主要因素做单因素研究基础上开展了正交试验,得到柑桔糖蜜发酵的较佳工艺条件为：发酵液的初始pH 5.0,初始含糖量25%,接种量3×107个/mL,温度保持在30℃,静置发酵.由此获得含量为10.6%的乙醇产品,为探索用柑桔糖蜜生产燃料乙醇提供了参考.