华东理工大学：《发酵工程 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）发酵过程优化与放大概论（2/3）

代谢曲线对照 98.11-214:45:00 301.5 9811-1022:45:00 9812224:02:45 J0l-11 98123012:02:45 16000 Process(o) 111: 58 Process hom)61 TEMP:34.02AGLU:4878,74 DO:43.34 EO2:19.7N TEMP:3401AGLU:1657.10 LPR:119.69 DO:41.63 F:1734.31OUR:23.841.93RGLU71.21RPM:12053RO:0.73V:39.53 F:200246KLA.06 OUR: 30.89 P: 0.03:Z12Re RPM:99.47 993.91952:5J 99J183:52:53 9932517:32:09 301-21 99431:32:09 4000 16000 4000 ocess(our)81.60 Pocess(o). 1864 IEMP:33.89AGLU:64755CER:31.79DO:42.32 EO2:198 IEMP:33.95AGLU:1235005 CU:0.00DO:55.73 F:266730KLA:3396.20oUR:39.21PH:684RGLU:19.21RPM:12748RQ:08 E02:888下:1566.05kLA:336764P RPN:82.16RQ:0.89

代谢曲线对照

发酵过程的参数相关分析

发酵过程的参数相关分析

参数曲线相关分析的优势 >从发酵过程多尺度系统理论来看,参数趋势曲 线相关有可能是某一尺度的线性或动力学行为, 也可能是多尺度系统的结构性突变,因此用常 规的单一尺度模式有时就无法解释过程中发生 的许多现象。 >虽然这些过程检测大多是环境中的状态或操作 量,但可以通过进一步分析,得到反映分子 细胞和反应器工程水平的不同尺度问题的联系, 从而实现跨尺度观察和跨尺度操作

参数曲线相关分析的优势 ►从发酵过程多尺度系统理论来看，参数趋势曲 线相关有可能是某一尺度的线性或动力学行为， 也可能是多尺度系统的结构性突变，因此用常 规的单一尺度模式有时就无法解释过程中发生 的许多现象。 ►虽然这些过程检测大多是环境中的状态或操作 量，但可以通过进一步分析，得到反映分子、 细胞和反应器工程水平的不同尺度问题的联系， 从而实现跨尺度观察和跨尺度操作

参数相关耦合的定义 >参数耦合相关是指各种直接参数、间接参数 以及实验室手工参数随着发酚过程的进行而 变化,并且参数间发生某种耦合相关。 >这种参数相关是生物反应器中物料、能量或 信息传递、转换、以及平衡或不平衡的结果 其微观因素也许只是发生在基因、细胞或反 应器工程水平的某一个尺度上,但最终会在 宏观过程中有所反映,这就为我们研究生物 反应器中不同尺度的数据关联分析方法提供 了线索

参数相关耦合的定义 ►参数耦合相关是指各种直接参数、间接参数 以及实验室手工参数随着发酵过程的进行而 变化，并且参数间发生某种耦合相关。 ►这种参数相关是生物反应器中物料、能量或 信息传递、转换、以及平衡或不平衡的结果， 其微观因素也许只是发生在基因、细胞或反 应器工程水平的某一个尺度上，但最终会在 宏观过程中有所反映，这就为我们研究生物 反应器中不同尺度的数据关联分析方法提供 了线索

发酵过程参数检测的意义 >可以得到反应细胞尺度、分子尺度和工程尺 度的反应特性,并通过分析而加以区分不同 尺度的问题; >可以了解发酵过程各参数之间的多样性、时 变形、相关耦合性和不确定性,了解复杂的 发酵过程 >通过参数的检测,可进一步优化发酵工艺, 最终提高产品的生产产量

发酵过程参数检测的意义 ►可以得到反应细胞尺度、分子尺度和工程尺 度的反应特性，并通过分析而加以区分不同 尺度的问题； ►可以了解发酵过程各参数之间的多样性、时 变形、相关耦合性和不确定性，了解复杂的 发酵过程 ►通过参数的检测，可进一步优化发酵工艺， 最终提高产品的生产产量

参数相关基本特性 各种直接参数、间接参数以及手工测定的实 验室参数随着发酵过程的进行而并且参数间 发生某种耦合相关,这种参数相关反映了发酵过程 多凡度(水平)的向特征

参数相关基本特性 各种直接参数、间接参数以及手工测定的实 验室参数随着发酵过程的进行而变化，并且参数间 发生某种耦合相关，这种参数相关反映了发酵过程 多尺度（水平）的问题特征

发酵过程检测参数的特性 >所检测到的参数均是动态平衡的结果 检测参数=供给一消耗 >残留基质浓度对代谢的影响 限制性基质的概念 OUR

发酵过程检测参数的特性 ►所检测到的参数均是动态平衡的结果 检测参数 = 供给 — 消耗 ►残留基质浓度对代谢的影响 ►限制性基质的概念

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发酵过程参数相关分类 ►理化相关 纯属物质理化性质变化所引起的参数相关 ►生物相关 生物相关是指通过生物细胞的生命活动所引起的 参数之间耦合相关

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理化相关 * 搅拌转速、通气流量、罐压力 ∽ 溶解氧 DO 转速↑，气泡↑，气液接触表面积↑，KLa↑，OTR〉OUR，DO↑

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理化相关的普遍特性 * 理化相关对不同细胞对象具有普遍性， 不因细胞生理活性的变化呈现不同的特 性。 ► 要注意过程数据采集的非同步性引起 的误相关，特别要注意间接参数的变化 产生的对过程研究的误导