丙酮丁醇发酵尾气在线监测系统的设计

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1、乂違键＾大聲ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶ巧ＳＩＴＹＯＦ巧ＣＨＮＯＬＯＧＹ做±享恆巧文ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ龜丙丽下醇发酵尾气在线监测系统的设计学科专业—作者姓名竺＿＿竺指导教师当＿＿？＿＿＿養＿聲—＿２０１６＾６Ｍ答辩日期硕±学位论文丙兩了醇发黯属气在线监测系统的设计ｎ－ＤｅｓｉｇｏｆＡｎＯｎｌｉｎｅＯｆｆａｓＭｏｎｉ化ｒｉｎＳｓｔｅｍｏｆｇｇｙ－－ＡｃｅｔｏｎｅＢｉＵａｎｏｌＥ化ａｎｏｌＡＢＥ＾Ｆｅ

2、ｒｍｅｎ化ｔｉｏｎ（）作者姓名：许佳学科、专业；控制理论与控制工程学号：２１３０９１０５指导教师：刘涛教授完成日期：２０１６年５月夫遠巧义乂嗦ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使

3、用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巴在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。＇與居地ｉ学位论文题目：南禍了疏接蘇知《夺箱ｊ系从的也叫日期／〇作者签名瓜＝如／＜（年／月日：叫大连理工大学硕±学位论文摘要微生物发酵过程是细胞新陈代谢进行物质转化的过程，为了提高目标产物的转化率，需要对微生物发酵动态特性进行实时分析，Ｗ便实时化化发酵过程。许多发酵过程伴随产生大量尾气，尾气组分、体积、产生速率等数据在宏观上反映了

4、微生物内部物质－－转化规律。本文Ｗ丙雨下醇乙醇（ＡＢＥ）发酵过程为研巧对象，设计了针对厌氧发酵过程的尾气在线监测系统，该系统能够在线分析微生物发酵过程中产生的气体组分，并实时显示和记录监测数据。通过对ＡＢＥ发酵机理研究可知，发酵过程分为产酸期和产溶剂期。在发酵初期，产生己酸和了酸等酸性物质，发酵液ｐＨ值迅速下降，同时产生Ｃ〇２和Ｈ２。进入产溶剂期后，丙丽Ｔ醇梭菌消耗己酸和Ｔ酸，生成丙雨、下醇和乙醇，同时产生Ｃ〇２和Ｈ２。由此可见，细胞进行微观的物质转化，会通过宏观的发酵液成

5、分及尾气组分的变化反映出来。由于ＡＢＥ发酵过程需要严格厌氧环境，如何在对发酵过程进行在线监测时保证发酵环境不受干扰是首要解决的问题。通过测试厌氧发酵罐与气体分析仪不同的连接方一种全封闲测试方法式，本文提出，即使用锥形瓶对发酵罐与外界气体进行隔离，锥形瓶与气体分析仪组成循环测量回路。这种方法能够有效地保证发酵环境不受外界干化，并且有效地监测发酵过程中产生气体组分的实时变化。针对多组分气体分析仪受电磁干扰、传感器老化、环境变化等影响产生的测量偏差，提出了一种基于最小二乘法回

6、归模型的自校正方法，通过利用标准气体罐进行标定和校验，建立拟合多项式标定模型和最佳校正公式，实验结果表明，这种方法可Ｗ有效地减小测量误差。通过将本文设计的尾气在线监测系统应用于不同条件下的发酵实验，实时分析发酵气体数据，结合离线采样数据和发酵机理，验证了得出的气体组分、气体产生速率等数据与离线采样数据反映的发酵过程基本吻合，尾气数据能够准确分辨出发酵各个阶段Ｗ及不同阶段之间转换的时间点。因此），可１＾１为实现发酵过程优化和发酵过程自动控制提供重要的参考依据。－－关键词：

7、丙兩了薛己醇（Ａ拙）发酵过程气监测在线监測系统；尾；尾气；实时分析；自校正方法－－Ｉ丙雨Ｔ醇发酵尾气在线监测系统的设计ｓｎｏｆｎｎ－ＤｅｉｇＡＯｌｉｎｅＯｆｆｇａｓＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｓｔｅｍｆｏｒｙＡｃｅｔｏｎｅ－ｔａｎｏ＾ＦｅｒｍｅｎｔａｔＢｕＥ＆ａｎｏｌＡＢＥｉｏｎ（）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅ巧ｂｅｌｏ打ｇｓ化ａｃｅｌｌｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｃｅｓｓｗｉ化ｍａｔｅｒｉａｌ

8、，ｃｏｎｖｅｒｓｉｏ打？Ｔｏｅｎｈａｎｃｅ化ｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｔｏ化ｅｔａｒｅｔｒｏｄｕｃｔｉｔｓｎｅｃｅｓｓａｒｔｏｈａｖｅａｇｐ，ｙ巧〇－１１１１）１６ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃ化ｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｏｃｅ巧ｓｏａｓｔｏｐ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｉｎｒｅａｌｔｉｍ