模拟的发酵过程制造技术

建模发酵过程的方法包括提供发酵过程的第一原理模型；确定发酵合成物中的至少一种基质在第一时间的浓度；以及使用第一原理模型来预测所述发酵合成物的至少一种成份在第二时间的浓度，其中所述第二时间在所述第一时间之后。

【技术实现步骤摘要】
模拟的发酵过程对相关申请的交叉引用无。关于联邦政府赞助的研究和开发的声明不适用。对缩微胶片附录的引用不适用。
技术介绍
啤酒及其他酿造饮料一般是在给定地理位置内的酿造厂生产的，以限制将饮料输送到消费者所需的运输成本和时间量。结果，酿造工业依赖于全世界的许多酿造厂，以生产在一个位置与另一个位置一致的产品。每一酿造厂都可以使用会影响最终产品的传统的技术和本地配料。传统的啤酒酿造技术涉及使用各种进料成份，包括各种谷物，每一种进料成份都可以在被引入到发酵过程的麦芽汁中产生差异。在全世界的本地供应差异还可以进一步促成用于每一批酿造的啤酒中的进料合成物的变化性。作为工艺的酿造，其发展至少部分地响应于无数进料成份以及所产生啤酒的多样化。当前的质量控制检查是由经过训练的酿造师傅执行的，师傅是使用味觉和样本发酵来控制酿造程序以实现所希望的结果方面的专家。然而，在酿造厂与酿造厂之间和批与批之间会发生某种变化性。在某些情况下，可以标识问题批，无需有关如何改变酿造程序以实现所希望的最终产品的任何特定信息。另外，由于在酿造厂内的酿造师傅之间或者在酿造厂与酿造厂之间的酿造师傅存在差异，在最终产品中可能存在某种变化性。所有这些差异在特定区域和/或全世界，可以对所希望的产品的变化性有贡献。
技术实现思路
在一个实施例中，建模发酵过程的方法包括提供发酵过程的第一原理模型；确定发酵合成物中的至少一种基质在第一时间的浓度；以及，使用所述第一原理模型来预测所述发酵合成物的至少一种成份在第二时间的浓度，其中所述第二时间在所述第一时间之后。在一个实施例中，建模发酵过程的方法包括提供发酵过程的第一原理模型；确定发酵合成物中的至少一种基质在第一时间的浓度；使用第一原理模型来预测所述发酵合成物的至少一种成份在第二时间的浓度，其中所述第二时间在所述第一时间之后；响应于所预测的浓度不同于目标浓度超过阈值量，由控制系统调整发酵过程的操作参数。在一个实施例中，用于实现发酵模拟工具的计算机实现的系统包括至少一个处理器；用户界面；包括存储第一原理发酵模拟工具的非瞬态计算机可读介质的存储器，其中，第一原理发酵模拟工具，当由处理器执行时，配置处理器执行下列步骤接收发酵合成物中的至少一种基质在第一时间的浓度；使用发酵过程的第一原理模型来预测所述发酵合成物的至少一种成份在第二时间的浓度，其中所述第二时间在所述第一时间之后；以及，通过用户界面显示预测的浓度。通过下面的结合各个附图以及权利要求书对本专利技术进行的详细说明，可以比较全面地理解这些及其他特征。附图说明为更完整地理解本专利技术，现在参考下列与各个附图和详细描述一起进行的简短描述，其中类似的附图标记表示类似的部分。图I是发酵过程的实施例的流程图的图示。图2是啤酒发酵过程的实施例的流程图的图示。图3是用于模拟发酵过程的方法的实施例的流程图的图示。图4是用于模拟发酵过程的方法的另一实施例的流程图的图示。 图5是用于模拟发酵过程的方法的再一个实施例的流程图的图示。图6是计算机的说明性示例。具体实施例方式首先，应了解，虽然下面示出了一个或多个实施例的说明性实现，所公开的系统和方法可以使用任意数量的技术，无论是当前已知的还是不存在的，来实现。本专利技术决不应该仅限于说明性实施方式、附图，以及下面所示出的技术，但是，在所附权利要求书以及它们的等效内容的范围内可以修改。本专利技术提供使用第一原理方法来模拟发酵过程的方法。发酵是一种涉及一个或多个生物制剂以及可以以不同速率由各种生物制剂消耗的各种进料成份的复杂的生化过程。进料成份(例如，糖、蛋白质等等的量)可以从天然地发生的源(例如，农产品)衍生，导致诸如当各种谷物用于啤酒发酵过程中时进料合成物的变化性。例如，由于诸如水量、阳光，以及生长的温度之类的农业生长条件的不均匀性(所有的这些都会影响进料合成物)，包括农产品的进料合成物可能会在不同的农作物之间有所不同。当进料包括两种或更多种农产品的组合时，混合变化性，其中每种农产品都在每一种成份的总量方面具有各自的变化性。在发酵过程中，会发生所希望的和不希望有的多种副反应。此外，所有成份，包括生物制剂、进料合成物以及所产生的产品都会影响在发酵中所发生的各种化学过程。所有这些事件都可能使得从发酵过程取得一致的和/或可预测的产品难以实现。可以使用第一原理方法来对所希望的发酵过程进行建模。尽管反应是复杂的，但是，可以使用能使用实验方法获得的数据拟合的参数来对过程进行建模。模型可以在其数据可用的范围的外部适用，因为所建模的是诸如单个反应之类的基本机制。另外，在使用过程中，可以使用反馈机制来调节第一原理模型，以更准确地预测发酵的结果，包括最后的发酵合成物。一旦提供了模型并且使用可用的数据确定了参数，就可以在整个发酵过程中预测发酵过程的各种结果。可以使用结果来帮助标识在过程中何时需要调整。还可以通过模拟对操作参数的改变的效果，使用模型来验证任何提议的调整的结果。另外，预测可以与控制系统关联，可以使用该控制系统来实现用于自动调整发酵过程的一个或多个参数的完全自动化的控制系统。所产生的系统允许更频繁地从像发酵过程那么复杂的过程获得一致的结果。在一个实施例中，可以使用结果来试验和/或设计额外的发酵过程线和/或完整的发酵过程设施。下面将更详细地讨论这些及其他优点。如图I所示，在步骤102中，发酵过程100 —般以准备进料合成物开始。进料合成物可以包括能够在发酵过程100中被转换为一个或多个产品的一个或多个成份。如此处更详细地描述的，进料合成物可以包括能够被诸如糖、聚糖、蛋白质、无机化合物(例如，矿物质)之类的生物制剂转换的一个或多个活性成份，或在一种或多种生物制剂的生命周期中有用的其他成份。活性成份可以被称为基质。进料合成物还可以包括一个或多个非活性成份，它们可以对为生物制剂合适的环境有用，或者可以存在，而不会影响整个系统。例如，发酵中所使用的活性成份通常可以存在于水溶液中，以为生物制剂提供适当的环境。在步骤104中，可以将生物制剂引入到进料合成物中，以形成发酵合成物。可以选择生物制剂以产生所希望的产品，并可以为所希望的生物制剂的特定需求准备进料合成物。在一个实施例中，合适的生物制剂可包括，但不仅限于，酵母、细菌、藻类、基因改造酵母、基因改造细菌、基因改造藻类，能够产生所希望的产品的任何其他微生物，以及其任何菌株，以及其任何组合。 剂将基质的至少一部分转换为一个或多个产品。在发酵过程内，可以发生多种反应和/或生物过程。主要过程可以包括1)由于进料合成物中的一种或多种基质的消耗而导致的生物制剂的增长，2)基于生物制剂的生物活性而考虑基质的浓度的降低，以及，3)由生物制剂所产生的一种或多种产品的浓度的增大。每一过程都可以涉及基于一个或多个变量的多个单个过程。例如，生物制剂的增长可以涉及多种生物制剂的增长，每一种生物制剂都可以以不同速率消耗一种或多种基质成份。这些过程可以相互关联，并在发酵过程中的任何一点，相对于生物制剂、基质，和/或产品的浓度创建一个动态过程。此外，发生发酵的条件可能会变化，在发酵过程中导致成份的复杂的组合。在一个实施例中，发酵过程可以包括批处理过程，该批处理过程包括其中基本上没有东西跨过进料的时间和去除产品的时间之间的过程边界的过程和/或半批处理过程，该半批本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建模发酵过程的方法，包括：提供发酵过程的第一原理模型；确定发酵合成物中的至少一种基质在第一时间的浓度；以及使用所述第一原理模型来预测所述发酵合成物的至少一种成份在第二时间的浓度，其中所述第二时间在所述第一时间之后。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·布拉克，P·R·卡布哈瑞，WJ·林，
申请(专利权)人：因文西斯系统公司，
类型：发明
国别省市：