[发明专利]生物燃料发酵过程的非线性模型预测控制

权利要求书

1.一种用于管理生物燃料生产过程中的分批发酵过程的方法，包括：

针对生物燃料生产过程的分批发酵过程中的生物燃料生产，提供酵母 生长和可发酵糖浓度的非线性控制模型；

接收针对所述分批发酵过程的过程信息；

使用所述过程信息作为输入来执行所述酵母生长和可发酵糖浓度的 非线性控制模型，以确定所述分批发酵过程的一个或者多个发酵过程变量 的值，用于使酵母生长最大化以及实现目标可发酵糖浓度；以及

根据所述一个或者多个发酵过程变量的确定值控制所述分批发酵过 程，以使酵母生长最大化以及实现目标可发酵糖浓度，其中所述使酵母生 长最大化以及实现目标可发酵糖浓度使所述分批发酵过程中的生物燃料 生产最大化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或者多个发酵过程变 量包括以下中的一个或者多个：

发酵温度；或者

酶流，包括到所述发酵过程的酶流的速率，其中所述酶操作用来将淀 粉转化成可发酵糖。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

指定目标函数，其中所述目标函数指定：

所述使酵母生长最大化；以及

所述目标可发酵糖浓度；

其中所述执行所述酵母生长和可发酵糖浓度的非线性控制模型包括：

优化器反复地执行所述酵母生长和可发酵糖浓度的非线性控制 模型以求解所述目标函数，从而确定所述一个或者多个发酵过程变量的所 述值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程信息包括以下中的一 个或者多个：

所述分批发酵过程的测量属性；

实验室数据；或者

根据一个或者多个预测模型计算的、所述分批发酵过程的未测量属性 的预测值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述酵母生长和可发酵糖浓度 的非线性控制模型包括：

作为发酵温度和酶浓度的函数的、酵母生长和可发酵糖浓度的非线性 控制模型；以及

作为发酵桶冷却器回流温度和酶流的函数的、温度和酶浓度的非线性 控制模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述执行酵母生长和可发酵糖 浓度的非线性控制模型包括：

使用所述过程信息作为输入来执行所述作为发酵温度和酶浓度的函 数的、酵母生长和可发酵糖浓度的非线性控制模型，以确定使酵母生长最 大化并且实现所述目标可发酵糖浓度的所述分批发酵过程的温度和酶浓 度的值；以及

使用所述过程信息作为输入来执行所述温度和酶浓度的非线性控制 模型，以确定发酵桶冷却器回流温度和酶流的值，用于实现所述分批发酵 过程中的温度和酶浓度的确定值。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

反复地执行所述接收过程信息、所述执行酵母生长和可发酵糖浓度的 非线性控制模型以及所述控制分批发酵过程，以便以最优的方式生产所述 生物燃料。