[发明专利]一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法

权利要求书

1.一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于：

在线采集菌种的发酵液，利用非接触式近红外光谱平台获得发酵液图谱，分析发酵液中各个组分的含量。

2.如权利要求1所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于，所述非接触式近红外光谱平台包括：

非接触式近红外光谱分析仪，用于扫描发酵液得到近红外光谱；

计算机，所述计算机与所述非接触式近红外光谱分析仪通讯连接，用于存储和显示所述近红外光谱的信号结果；

生物反应器，通过将发酵液置于所述生物反应器中使所述非接触式近红外光谱分析仪通过近红外照射获取发酵液的光谱数据并实时检测发酵液的发酵参数；

发酵控制计算机，所述发酵控制计算机与所述生物反应器通讯连接，用于接收并控制所述生物反应器的发酵参数。

3.如权利要求2所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于，所述非接触式近红外光谱分析仪包括：

近红外光照射发射接收处，所述近红外光照射发射接收处位于所述生物反应器内发酵液的液面以下且所述近红外光照射发射接收处距离所述生物反应器的距离为150-350mm。

4.如权利要求2所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于：

所述生物反应器为一底部加热的石英玻璃发酵罐。

5.如权利要求2所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于：

通过将离线采集发酵液得到的图谱及浓度数据导入到所述计算机中生成近红外光谱标定模型，利用所述非接触式近红外光谱分析仪扫描发酵液得到近红外光谱数据，将所述近红外光谱数据通过所述近红外光谱标定模型分析发酵液中各个组分的含量。

6.如权利要求5所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于，所述的近红外光谱标定模型如下建立：

S1、离线检测已知浓度发酵液的组分得到所述已知浓度发酵液的组分的离线光谱数据；

S2、对所述离线光谱数据进行预处理消除基线和噪音；

S3、将预处理后的离线光谱数据分为训练样本和验证样本；

S4、采用偏最小二乘回归法对所述训练样本与其对应的已知浓度进行训练得到初步近红外光谱标定模型；

S5、将所述验证样本输入所述初步近红外光谱标定模型得到与其所对应的组分的含量预测值；

S6、求所有所述验证样本的含量预测值与与该验证样本对应的已知浓度的均方根误差和相关系数；

S7、判断均方根误差和相关系数是否满足条件：当均方根误差小于第一设定值，且相关系数大于第二设定值时，近红外光谱标定模型训练完成，反之，增加浓度已知的发酵液的样本量，返回所述步骤S1。

7.如权利要求6所述的一种基于近红外实时检测发酵过程参数的方法，其特征在于，所述预处理的处理方式包括：

一阶导数、五点平滑、标准正态变量、去趋势算法。