菌体浊度在线光电测量研究

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1、山东大学硕士学位论文菌体浊度在线光电测量研究姓名：王锦平申请学位级别：硕士专业：发酵工程指导教师：林建强20050415原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：酶日期：塑￡幺筮关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查

2、阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：雌导师签名：冱瘴魁日期：星空生』：圣山东大学同等学历硕士学位论文摘要微生物发酵过程是极其繁杂的生化反应过程，影响发酵的因素很多，活菌浓度是最重要的工艺参数之一，它对了解发酵信息、掌握和控制发酵过程、提高发酵质量具有重要意义。因此，研制菌体浓度实时在线检测系统是非常必要的，只有通过对发酵过程菌体数量的控制，才能在一定程度上实现对微生物代谢的控制，达到发酵过程优化控制的目的。本研究的方法是采用在

3、线浊度测量法来表征发酵液菌体浓度。由于菌体浓度在一定范围内与散射光强度成线性关系，通过测量菌体浊度和相应吸光度值做标准曲线，然后在线监测发酵液散射光强度值，在标准曲线上求出菌体浊度。实验选用632nm波长的近红外激光器为光源，代替了复杂的常规仪器上的光学系统，为发酵过程在线浊度仪的制作带来了方便。本研究通过测量多种光敏传感元件、集成运算放大器和光敏传感器放大电路，比较它们的优缺点，选定由光电池为光敏传感器的放大电路。浊度信号经光电转换，电流电压转换，两级放大，再通过数据采集模块，A／D转换，最后进入计算机；然后利用LabVIEW软件对信号进行采集、处理，对真实发酵生产进行实

4、时浊度测量。本研究研制了发酵过程浊度在线监测系统的硬件，编制了软，硬件通讯、数据输入、数据处理、数据储存和显示的LabVIEW软件。由于采用LabVIEW软件的图形语言模式，使用户界面友好、直观，操作、维护简单，节约了大量时间和试验成本。通过真实发酵测试，该系统结构较为简单，性能稳定，很好地反映了菌体生长的过程，不仅具有较高的实用推广价值，而且为以后发酵过程在线监测与控制系统完善及实际应用奠定了基础。发酵过程计算机控制是生物工程产业现代化的主要手段，对于降低生产成本、提高生产效率和产品质量有重要作用。随着我国电子和计算机技术的快速提高，发酵过程自动化改造不仅技术成熟，而且成

5、本也大幅降低。可以说，用自动化技术改造传统发酵工艺在我国具有巨大潜力和经济效益。关键词：菌体浊度在线测量光敏传感器运算放大器LabvIEw山东大学同等学历硕士学位论文ABSTRACTMicrobialfermentationisacomplicatedprocessthatisinfluencedbymanyvariables．Livingcellconcentrationisoneofthemostimportantvariablesamongthem．Theon—lineinformationofcellconcentrationisusefulforcalculati

6、onofsomeofthephysiologicalstatevariables，likethespecificgrowthrateeta1．，andforoptimalcontroloffermentationprocess．Soitisnecessarytodevelopallon-linemonitoringsystemformeasuringcellconcentrationinreal—timeduringfermentationprocess．Inthisresearch．thecellconcentrationwason—linemeasuredbythetu

7、rbidityofthefermentationbroth，asthereWasalinearrelationshipbetweenthecellconcentrationandtheturbidityofthefermentationbroth．Thewavelengthandphotosensitivesensoraffectthemeasurementaccuracygreatly．Nearinfraredraylaserwiththewavelengthof632nnlwasusedinsteadofthe