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基于混合建模的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法技术

技术编号:41272807 阅读:16 留言:0更新日期:2024-05-11 09:26
本发明专利技术公开了基于混合建模的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,属于发酵工程领域。所述方法包括:构建地衣芽孢杆菌培养的补料分批动力学模型;采用DE算法对所述补料分批动力学模型中的参数进行拟合;利用神经网络对所述补料分批动力学模型中的部分参数进行预测,并实时更新所述分批动力学模型,形成地衣芽孢杆菌培养过程的混合模型;利用遗传算法对所述混合模型进行多目标优化,得到发酵工艺参数优化曲线。本发明专利技术将动力学模型和数据驱动模型相结合对地衣芽孢杆菌发酵过程进行混合建模,并对其模型进行多目标优化,有效地优化了地衣芽孢杆菌培养过程中的工艺参数,提高培养液中的芽孢数量,为生产高质量的地衣芽孢杆菌菌剂提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于混合建模的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,属于发酵工程领域。


技术介绍

1、地衣芽孢在医药和环境修复等领域具有极大的应用市场,地衣芽孢杆菌发酵过程中,控制工艺优化条件使其高产芽孢非常重要。然而,要获得一个工业上可行的大规模生产地衣芽孢的方案,需要大量的时间和努力,发酵过程的设计开发受到了过程理解方面的制约。

2、尽管动力学模型通常能够捕捉到过程中的基本动力学,但由于发酵过程的非线性动力学特性以及微生物所遵循的复杂反应机制,耗费大量时间和资源所构建的动力学模型往往不够完善。近些年,随着深度学习以及大数据储存的不断发展,研究者开始关注并研究如何通过数据驱动的方法进行建模;虽然数据驱动模型易于构建且有一定精度,但也具有明显的缺点:(1)模型参数不具有实际意义,无法解释相关过程的机理机制;(2)建模过程对数据的数量和质量具有较高的要求。对于微生物培养过程而言,其模型参数的物理、化学或生物学意义能够为工艺优化提供重要的信息,而这些信息无法从上述数据驱动模型中获取。同时,微生物培养周期较长,数据采集密度偏低,且波动性较大,数量和质量均难以保本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述补料分批动力学模型为:

3.根据权利要求2所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述步骤二中拟合的参数包括:芽孢的比转化速率μsp、细胞的比生长速率μg,细胞的比死亡速率μd,细胞对碳源的得率系数YX/carbon,细胞对氮源的得率系数YX/nitrogen,碳源的维持系数mcarbon,氮源的维持系数mnitrogen。

4.根据权利要求2所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述步骤三中将温度T...

【技术特征摘要】

1.一种地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述补料分批动力学模型为:

3.根据权利要求2所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述步骤二中拟合的参数包括:芽孢的比转化速率μsp、细胞的比生长速率μg,细胞的比死亡速率μd,细胞对碳源的得率系数yx/carbon,细胞对氮源的得率系数yx/nitrogen,碳源的维持系数mcarbon,氮源的维持系数mnitrogen。

4.根据权利要求2所述的地衣芽孢杆菌培养工艺优化方法,其特征在于,所述步骤三中将温度t、ph、搅拌转速rpm、所述发酵罐内的碳源浓度scarbon和氮源浓度snitrogen作为神经网络的输...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁健王博江敬言吕成
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:

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