间歇发酵非线性酶催化混杂动力S系统及参数辨识

在微生物间歇发酵生产1,3-丙二醇的过程中,不能根据实验确定甘油和1,3-丙二醇跨膜运输方式。本文以此为背景,建立相应的非线性酶催化混杂动力S系统,进而以胞外物质浓度的相对误差为性能指标,以非线性酶催化混杂动力S系统为约束条件,建立参数辨识模型,并证明辨识模型最优解的存在性。利用粒子群算法对参数辨识问题进行求解,推断出甘油和1,3-丙二醇最有可能的跨膜运输方式是主被动运输相结合。     

改进的微生物连续发酵动力系统及参数辨识

以微生物连续发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了非线性动力系统及其参数辨识问题.首先根据发酵过程的特征和动态行为,在底物甘油过量的条件下,考虑了细胞内甘油与1,3-丙二醇的浓度变化,改进了描述微生物连续发酵过程的非线性动力系统,分析并论述了该非线性动力系统的主要性质;其次以平均相对误差为性能指标,建立了参数辨识最优化模型,并用粒子群算法求解.计算结果表明,该模型适合描述主要产物1,3-丙二醇的动态行为,但用来描述副产物的浓度变化率不够精确.     

改进的微生物连续发酵动力系统及参数辨识

以微生物连续发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了非线性动力系统及其参数辨识问题.首先根据发酵过程的特征和动态行为,在底物甘油过量的条件下,考虑了细胞内甘油与1,3-丙二醇的浓度变化,改进了描述微生物连续发酵过程的非线性动力系统,分析并论述了该非线性动力系统的主要性质;其次以平均相对误差为性能指标,建立了参数辨识最优化模型,并用粒子群算法求解.计算结果表明,该模型适合描述主要产物1,3-丙二醇的动态行为,但用来描述副产物的浓度变化率不够精确.     

微生物间歇发酵比生长速率辨识及优化算法

根据微生物间歇发酵甘油生产1,3-丙二醇过程的特征及动态行为,建立了能够更好地描述微生物间歇发酵过程的含控制函数和参数的动力系统,证明了该系统的一些性质.以实验数据和计算值之间误差平方和最小为性能指标,建立了系统辨识模型.根据微生物生长特点,采用离散化方法将系统辨识模型转化为一个参数辨识问题.最后,构造了改进的粒子群算法求解.数值结果表明实验观测值和计算值之间的相对误差比已有研究结果降低了6%~16%,该系统能更好地模拟间歇发酵过程.     

微生物批式流加发酵的建模及基于HPSO算法的参数辨识（英文）

研究了微生物批式发酵甘油生产1,3-丙二醇过程的建模和参数辨识。由于流加过程中甘油和碱被间断地注入发酵罐,因而本文提出一个非线性多阶段动力系统描述该过程,并讨论了该系统的性质。以实验数据和计算值之间误差平方和最小为性能指标,建立了系统辨识模型,并证明了参数的可辨识性。最后构造了混杂粒子群算法求解该参数辨识模型,数值结果表明实验观测值和计算值之间的误差比已有文献降低了1.76%～41.77%,因而该系统能更好的描述批式流加发酵过程。     

微生物批式流加发酵的建模及基于HPSO算法的参数辨识

研究了微生物批式发酵甘油生产1,3 丙二醇过程的建模和参数辨识。由于流加过程中甘油和碱被间断地注入发酵罐,因而本文提出一个非线性多阶段动力系统描述该过程,并讨论了该系统的性质。以实验数据和计算值之间误差平方和最小为性能指标,建立了系统辨识模型,并证明了参数的可辨识性。最后构造了混杂粒子群算法求解该参数辨识模型,数值结果表明实验观测值和计算值之间的误差比已有文献降低了176％～4177％,因而该系统能更好的描述批式流加发酵过程。     

微生物批式流加发酵动力系统及参数辨识

微生物批式流加发酵生产1,3-丙二醇是一种重要的生产方式,但是目前研究只考虑了细胞外5种物质浓度的变化,没有考虑代谢机理、细胞内物质浓度的变化及重要的中间产物。本文将细胞内甘油、3-羟基丙醛和1,3-丙二醇三种物质的浓度变化考虑在内,假设甘油跨膜运输情形为主动运输和被动扩散,1,3-丙二醇的跨膜运输情形为主动运输和被动扩散,建立了微生物批式流加发酵动力系统。以实验值与计算值的误差平方和作为性能指标建立参数辨识模型,并用改进的粒子群算法求解模型中参数。结果表明,改进后模型平均相对误差比现有文献略有降低,说明了模型的有效性。     

微生物连续发酵过程线性反馈最优控制

研究了一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇的线性反馈最优控制策略.将稀释速率D和注入的甘油浓度C_(s0)作为控制变量,建立线性反馈控制器使得1,3-丙二醇的产量最大化.首先通过非线性动力系统模型,将最优化问题描述出来并引入线性反馈策略,使用精确罚方法找到这个半无限优化问题的近似问题.进而基于梯度优化,使用一种标准的非线性优化方法给出了近似问题的解,从而得到原优化问题的最优解并求得反馈控制参数.由于线性反馈控制策略可以实现闭环控制,很好地保证了鲁棒性,取得了一定的成效.     

一类连续生物过程的双目标优化

研究了甘油连续生物歧化过程的双目标优化.针对甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的还原途径酶催化非线性动力系统,首先构造了使甘油转化为1,3-丙二醇的转化率和3-羟基丙醛的浓度同时达到最优的双目标优化模型,其次利用加权和方法对其进行求解,最后获得了双目标优化问题的Pareto最优解集及Pareto最优前沿.     

克雷伯氏菌产物耐受突变株的发酵工艺

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)是1,3-丙二醇(1,3-PD)生产菌。研究了经60Co诱变获得的一株产物耐受突变株KpA6010进行了发酵初期供氧时间、供氧与否和发酵过程中后期维持甘油浓度对1,3-PD生产及副产物形成影响。结果显示,采取全厌氧发酵和中后期维持甘油质量浓度20 g/L的工艺对1,3-PD生产有利。5 L罐全程厌氧补料分批培养结果表明,1,3-PD的产量、摩尔得率和生产强度分别达到70.81 g/L、0.649和2.083 g/(L.h),较出发菌分别提高了54.3%、52.0%和50.7%。     

pH调控方式对微囊包埋Klebsiella pneumoniae发酵的影响

考察了不控制pH、CaCO3调节pH和KOH调节pH情况下,NaCS/PDMDAAC微胶囊包埋的肺炎克雷伯氏杆菌Klebsiella pneumoniae ZJU5205的菌体生长、底物甘油的消耗和1,3-丙二醇的生成动力学,并同时测定了过程中pH的变化情况。结果表明,通过KOH调节pH,可获得最大菌体生长量和最大的1,3-丙二醇浓度。故对固定化肺炎克雷伯氏杆菌来说,有效调控pH对发酵过程有重要影响。     

基于生物鲁棒性的一类微生物连续发酵优化模型及其并行算法

针对一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇问题,基于生物鲁棒性,建立了最优控制和优化模型.证明了最优控制解的存在性,构造了并行粒子群算法,并通过大规模并行计算得到了底物最优流加策略.数值结果显示该流加策略可以显著提高稳态时刻1,3-丙二醇的浓度.     

甘油发酵生产1,3-丙二醇的菌种筛选

本实验室从上海地区的活性污泥中分离得到能使甘油转化产生1，3-丙二醇的细菌，经过初步筛选和GC-MS分析鉴定，得到一株转化率较高的菌株，随后对其发酵条件和培养基成分进行初步的探索，确定了较为优化的培养基配方．此菌株的甘油转化率达到47．3％．     

克雷伯氏肺炎杆菌生产1,3-丙二醇代谢途径中的酶活变化

考察了不同条件下克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella.pneumoniae)合成1,3-丙二醇(1,3-PD)的3种关键酶(甘油脱氢酶(GDH)、1,3-PD氧化还原酶(PDOR)及甘油脱水酶(GDHz))的表观酶活变化。结果显示:这3种酶的酶活变化与Klebsiella.pneumoniae的1,3-PD代谢不完全相关。用SDS-PAGE电泳分析上述不同发酵条件下酶活变化,结果显示不同于3种酶的蛋白条带,Mr约为4.0×104位置的蛋白条带有明显的变化,这可能与菌体代谢过程相关,结论有待进一步深入研究。     

固定化双菌串联发酵生产1，3-丙二醇

以葡萄糖为底物，利用分别固定化的酵母Candida krusei ICM-Y-05和肺炎杆菌Klebsiella pneumoniae ZJU 5205串联发酵生产1,3-丙二醇。实验结果表明，由C.krusei发酵而得粗甘油只需经简单离心后即可被K.pneumoniae所利用。将C.krusei包埋于NaCS/PDMDAAC生物微胶囊中，并于气升式反应器中发酵，所得发酵液直接流入固定床反应器，同时向固定床反应器补充微量元素，发酵培养经NaCS/PDMDAAC生物微胶囊包埋的K.pneumoniae，产物即为1,3-丙二醇。三批次发酵实验结果表明，1,3-丙二醇/葡萄糖的最终摩尔转化率为0.295。     

微生物连续发酵建模及胞内动力学参数辨识

针对甘油连续发酵生产1,3-丙二醇过程,建立了涉及胞内物质及跨膜运输方式的动力学系统,并讨论了该系统的一些性质.以计算值与实验数据的平均相对误差作为目标函数,给出了估计胞内动力学参数的参数辨识模型,并证明了该辨识模型最优参数的存在性.最后构造了改进粒子群算法求解辨识模型中的最优参数.数值结果表明:平均相对误差减小了20...