[发明专利]一种发酵过程基质补加速率自动控制装置

权利要求书

1.一种发酵过程基质补加速率自动控制装置，其特征在于，该装置包括数据交换模块、计算模块和条件模块；所述数据交换模块一方面实时与发酵设备进行数据交换和接受手工输入的离线发酵数据，另一方面将基质的补加速率传递给设备；所述计算模块从数据交换模块获得在线发酵参数和离线发酵数据并进行计算，然后获得基质需求值，并将基质需求值传递给条件模块；所述条件模块从数据交换模块获得在线发酵参数和离线发酵数据并进行计算，然后将处理结果与事先设置的工艺规则进行比较，当条件符合工艺规则时，将计算模块中输出的基质的补加速率校正后传递给数据交换模块。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据交换模块包含通讯接口子模块、数据采集子模块和数据库子模块；通过所述通讯接口与发酵设备进行数据交换，并接受手工输入的离线检测数据；通过数据采集子模块实现数据的加工处理并计算获得二次数据，然后将所获取的数据保存到数据库。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括以下3个子模块：A模块，通过比较基质补加速率变化前后溶解氧浓度的变化值，计算出基质需求因子A；B模块，通过比较基质浓度和该基质预期浓度，计算出基质需求因子B；C模块，分别计算菌体浓度、二氧化碳释放率与其预期值的比值，然后获得基质需求因子C，进一步C模块再将需求因子A，需求因子B和需求因子C与各自的权重乘积的和作为基质的补加速率传递给条件模块。

4.如权利要求1所述的一种装置，其特征在于，所述条件模块包括以下2个子模块：规则模块为用户输入或选择的关于基质补加的规则集合；判断模块用于比较数据交换模块的信息和规则模块中的规则，如果规则满足，则将基质补加速率传递给数据交换模块。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据交换模块通过通讯接口与发酵设备建立通讯后，可实时采集发酵时间、溶解氧浓度、空气流量、压力、pH、发酵液体积、基质补加速率、微生物菌体浓度、尾气中二氧化碳、氧浓度、发酵液光谱数据，并将数据存贮到数据库；所述数据交换模块同时可接受手工输入的离线发酵数据，包括OD值，产物浓度，气相和液相检测值。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述A模块，通过修改数据库中基质补加速率的设定值，增加基质的补加速率，并将这一补加速率维持5秒到1小时，然后计算期间溶解氧的变化比例，然后将溶解氧变化比值作为基质需求因子A。

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述A模块，通过修改数据库中基质补加速率的设定值，以降低基质的补加速率，并将这一补加速率维持5秒到1小时，然后计算期间溶解氧的变化比例，然后将溶解氧变化比值作为基质需求因子A。

8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述B模块计算基质浓度和该基质预期浓度差值，如果差值为负，绝对值越大则基质需求越大；如果差值为正，值越大基质需求越小，然后将差值除以单位体积基质加入发酵体系内增加的基质浓度值作为基质需求因子B。

9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述C模块分别计算菌体浓度、尾气中二氧化碳浓度与其预期值的比值；再分别乘以其比值的权重，然后将2个数据的总和作为基质需求因子C。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述C模块有一人机接口，允许通过这一接口输入基质需求因子A、基质需求因子B和基质需求因子C的权重，在获得权重后，所述C模块计算3个基质需求因子与其权重乘积的总和。

11.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述条件模块的规则模块为用户输入的规则集合，其规则为影响补料速率调整的参数所达到的域值及基质补料速率的最大值和最小值。

12.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述A模块用于修改数据库中基质的补加速率，在10秒至1小时后计算期间溶解氧的变化值。