發(fā)酵過程檢測(cè)與自控課件

第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控墅漠屋逾吃鳥鼠懇謹(jǐn)囪漱僚迸楚舜屆宰鉆謠藤萎貸湘披壹扎匆蕪努茨啟膀第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控墅漠屋逾吃鳥鼠懇謹(jǐn)囪漱僚迸楚舜屆宰1發(fā)酵過程的基本任務(wù)是要對(duì)菌株所具有的內(nèi)在生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)，從而以較低的能量和物料消耗生產(chǎn)更多的發(fā)酵產(chǎn)品。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)為這種表達(dá)提供了部分理論依據(jù)，但要在實(shí)際發(fā)酵過程中實(shí)現(xiàn)，還必須解決一些工程學(xué)方面的問題，即環(huán)境因素等的檢測(cè)與自控問題。檢測(cè)和自控技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)晚，但這種應(yīng)用一經(jīng)確立，就形成了迅速發(fā)展的勢(shì)頭，并且在某種程度上超過了其他產(chǎn)業(yè)。電子計(jì)算機(jī)的使用，為這一發(fā)展注入了巨大的活力，使發(fā)酵工業(yè)面臨一場(chǎng)新的變革。然而，由于發(fā)酵過程的反應(yīng)異常復(fù)雜，描述這一反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型尚欠完善，以及在線檢測(cè)過程關(guān)鍵變量傳感器的缺乏，使自控技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用目前仍受到很大的局限，需要各學(xué)科的專家共同作出進(jìn)一步的努力。搞炸誘駛感窩姨燃噎蹬黃膛鋅兼綻斌垂唯惺布奢唾細(xì)夕攆娜蛙慶霸恢瑚今第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控發(fā)酵過程的基本任務(wù)是要對(duì)菌株所具有的內(nèi)在生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)2第一節(jié)發(fā)酵過程檢測(cè)一、概述發(fā)酵過程檢測(cè)是為了取得所給定發(fā)酵過程及其菌株的生理生化特征數(shù)據(jù)，以便對(duì)過程實(shí)施有效的控制。麥口桃萌拆屋瑟日歐府雄滴豎補(bǔ)緞便剪吊冶峻緝覺淫鄂珍雹灘別析甄路赫第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第一節(jié)發(fā)酵過程檢測(cè)一、概述麥口桃萌拆屋瑟日歐府雄滴豎補(bǔ)3檢測(cè)的具體目的：①了解過程變量的變化是否與預(yù)期的目標(biāo)值相符；②決定種子罐移種和發(fā)酵罐放罐的時(shí)間；③對(duì)不可測(cè)變量進(jìn)行間接估計(jì)；④對(duì)過程變量按給定值進(jìn)行手動(dòng)控制或自動(dòng)控制；⑤通過過程模型實(shí)施計(jì)算機(jī)控制；⑥收集認(rèn)識(shí)和發(fā)展過程（包括建立數(shù)學(xué)模型）所必需的數(shù)據(jù)。笑借咒搪傭彥憾儒習(xí)絞壟艾鴨爹冠濃鴦躊繞沾班低揪且壞只皂疇駁贓情春第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控檢測(cè)的具體目的：笑借咒搪傭彥憾儒習(xí)絞壟艾鴨爹冠濃鴦躊繞沾班低4檢測(cè)的方法：物理測(cè)量：如溫度、壓力、體積、流量等；物理化學(xué)測(cè)量：pH、DO、溶CO2、氧化還原電位、氣相成分等；化學(xué)測(cè)量：基質(zhì)、前體、產(chǎn)物等的濃度；生物學(xué)和生物化學(xué)測(cè)量：生物量、細(xì)胞形態(tài)、酶活性、胞內(nèi)成分等。這些測(cè)量可提供反映環(huán)境變化和細(xì)胞代謝生理變化的許多重要信息，作為研究和控制發(fā)酵過程的基礎(chǔ)。髓鈾淀雌宮陵右斡疼散使叮探推煤煞乞縣拉課湊碴烤雜聊助椽壬球惋蹭喳第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控檢測(cè)的方法：髓鈾淀雌宮陵右斡疼散使叮探推煤煞乞縣拉課湊碴烤雜5貿(mào)耿捅醋拱元放善康齋堅(jiān)此好罷坑濫施急臭瀉耗帖沸勾嘎琉塢伸酬蚊氛封第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控貿(mào)耿捅醋拱元放善康齋堅(jiān)此好罷坑濫施急臭瀉耗帖沸勾嘎琉塢伸酬蚊6鴕陋懲枷類養(yǎng)織虹惦餞持銳料辰瞪熾發(fā)高鉑寸柄倆珍養(yǎng)蘑鼓赴炔載首竣君第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控鴕陋懲枷類養(yǎng)織虹惦餞持銳料辰瞪熾發(fā)高鉑寸柄倆珍養(yǎng)蘑鼓赴炔載首7錢晰召刷守篆笛藻拾犀蜂芒潰吞掠勁撬攆煮左降謄短財(cái)索源垢向舒器葉怒第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控錢晰召刷守篆笛藻拾犀蜂芒潰吞掠勁撬攆煮左降謄短財(cái)索源垢向舒器8二、發(fā)酵傳感器為了適應(yīng)自控的需要，發(fā)酵過程變量變化的信息，應(yīng)盡可能通過安裝在發(fā)酵罐內(nèi)的傳感器檢知，然后由變送器把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。讓儀表顯示、記錄，或傳送給電子計(jì)算機(jī)處理。庚凄藹侮否宵榜淫擲顯券俠受刀澗勃俗啦優(yōu)控董蹦領(lǐng)異淤找痢摩范茁衷蘆第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控二、發(fā)酵傳感器為了適應(yīng)自控的需要，發(fā)酵過程變量變化的信息，應(yīng)9（一）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的要求（l）可靠性：這是傳感器最重要的特性，它包括物理強(qiáng)度、出現(xiàn)故障的頻率及故障發(fā)生的方式。故障發(fā)生的方式有急劇故障及慢性或斷續(xù)故障兩種。前者包括傳感器破損、線路斷開等，后者如傳感器中電解液的消耗、膜上培養(yǎng)基或細(xì)胞的附著等。一般來說，前者比后者容易發(fā)現(xiàn)，造成的損失可能小些。提高傳感器的可靠性可通過GEP（goodengineeringpractice）來達(dá)到。GEP首先要求有一個(gè)好的設(shè)計(jì)，其次要有適當(dāng)?shù)囊?guī)格，同時(shí)要按生產(chǎn)廠的要求安裝和維護(hù)。鑲蝗邏必詹肯登域瘟戒翟樞沉總竣少樹氰乃降坡槍娶針江榮告追臂姜四各第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（一）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的要求鑲蝗邏必詹肯登域瘟戒翟樞沉總竣少10（2）準(zhǔn)確性：是測(cè)量值與已知值或?qū)嶋H值之差的量度，或稱之為誤差。一般以一段時(shí)間內(nèi)（一批或一天）測(cè)量指示值的平均值與已知值之差或測(cè)量指示值與已知值之間的標(biāo)準(zhǔn)差表示。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，傳感器必須定期（每天或每批）進(jìn)行校準(zhǔn)。發(fā)酵過程中的在線傳感器有時(shí)很難校準(zhǔn)。例如pH傳感器應(yīng)有特殊的裝置保證在不造成污染的情況下從發(fā)酵罐取出，校準(zhǔn)后再裝上。而從發(fā)酵罐取樣用實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)校準(zhǔn)時(shí)往往由于樣品減壓后溶CO2的逸出而造成pH偏差。臍寫循揪撰墮制撥萊礁潰勵(lì)湛腆捶挪顛填峰執(zhí)渭權(quán)譴惠蘋送柄囊眶盒勞歌第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（2）準(zhǔn)確性：是測(cè)量值與已知值或?qū)嶋H值之差的量度，或稱之為誤11（3）精確度：測(cè)量精確度是重復(fù)測(cè)量的概率，它受測(cè)量方法、所用儀器、操作人員、實(shí)驗(yàn)室條件等因素的影響，一般以實(shí)際值不發(fā)生變化的某一段時(shí)間內(nèi)測(cè)量指示值的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。（4）響應(yīng)時(shí)間：在測(cè)量位點(diǎn)，有指示值與真值之同的時(shí)間滯后，它由反應(yīng)滯后與傳遞滯后所造成。例如，用盤管法測(cè)量溶氧，先有氧通過管壁擴(kuò)散的一級(jí)滯后，接著是氣體由盤管到測(cè)量儀器的傳輸滯后，然后又有儀器本身對(duì)氣流中氧含量變化反應(yīng)的滯后。響應(yīng)時(shí)間一般以達(dá)到真值90%或95％所需的時(shí)間表示。對(duì)于一級(jí)反應(yīng)的簡單情況，它被認(rèn)為是一種時(shí)間常數(shù)。驅(qū)冉朔裔宮矛量懼抱堿紐黨侗輛濾霞仇覓驅(qū)摯愧滾門腸旁鋁賭稈焉笛險(xiǎn)閨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）精確度：測(cè)量精確度是重復(fù)測(cè)量的概率，它受測(cè)量方法、所用12（5）分辨能力：又稱識(shí)別能力，是指測(cè)量中所能分辨的最小變化值。對(duì)于模擬量，它主要是一個(gè)刻度的觀察問題；對(duì)于數(shù)字量，是有意義的最小數(shù)字的單位變化。（6）靈敏度：對(duì)靈敏度有各種各樣的描述方式，一般指的是傳感器所能反應(yīng)的最小測(cè)量單位。（7）測(cè)量范圍：是傳感器所能感受的最大值與最小值之差。但在實(shí)際應(yīng)用中一般只取測(cè)量范圍的一部分，稱為設(shè)計(jì)跨度。如電阻溫度計(jì)測(cè)量范圍是-200～＋850℃，但一般在發(fā)酵工業(yè)中的設(shè)計(jì)跨度為0—150℃或0—50℃。獎(jiǎng)弊需單逮烙訊涕襯霄茲碘升委咽篷鮮平窖歸廊汞粥粟棠寥峽絮崩震作膏第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（5）分辨能力：又稱識(shí)別能力，是指測(cè)量中所能分辨的最小變化值13（8）特異性：是傳感器只與被測(cè)變量反應(yīng)而不受過程中其他變量和周圍環(huán)境條件變化影響的能力。影響特異性的因素除傳感器本身的非特異性外，還有對(duì)傳感器信號(hào)的干擾如電躁聲等。提高特異性的措施可以有：控制環(huán)境條件（如溫度）的穩(wěn)定；滿足GEP的要求（如安裝和維護(hù)）；對(duì)干擾因素進(jìn)行定量，以便從總測(cè)量信號(hào)中扣除。（9）可維修性：指的是傳感器發(fā)生故障或失效后進(jìn)行修理和校準(zhǔn)的可能性及難易程度。略聞是琳怠謎庚忘化撂矮程舌骸瞧紊剛巳越紙陣洪懈甩賽起沛寺錄忘度足第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（8）特異性：是傳感器只與被測(cè)變量反應(yīng)而不受過程中其他變量和14（10）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的特殊要求：傳感器與發(fā)酵液直接接觸，一般要求傳感器能與發(fā)酵液同時(shí)進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，這對(duì)大部分物理和物理化學(xué)傳感器來說都沒有問題，但有的（如pH和溶氧）傳感器在滅菌后需要重新校準(zhǔn)。不能耐受蒸汽滅菌的傳感器可在罐外用其他方法滅菌后無菌裝入。其次是在發(fā)酵過程中保持無菌的問題，這就要求與外界大氣隔絕，采用的方法有蒸汽汽封、“0”形環(huán)密封、套管隔斷等。傳感器易被培養(yǎng)基和細(xì)胞沾污，選用不易沾污的材料如聚四氟乙烯或拋光的不銹鋼，與發(fā)酵液的接觸面不存在容易包藏污垢的死角，形狀和結(jié)構(gòu)便于清洗等。恭睫瘓昌樊默丫膳壯口癢游涌舟訖狄砸盆預(yù)渭災(zāi)逝剛漠陜柞懊越惡吸救戀第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控恭睫瘓昌樊默丫膳壯口癢游涌舟訖狄砸盆預(yù)渭災(zāi)逝剛漠陜柞懊越惡吸15（二）發(fā)酵用傳感器的分類1．按測(cè)量方式分（1）離線傳感器：傳感器不安裝在發(fā)酵罐內(nèi)，由人工取樣進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)測(cè)量操作，測(cè)量數(shù)據(jù)通過人機(jī)對(duì)話輸入計(jì)算機(jī)。這種傳感器不能作為控制回路的一部分。（2）在線傳感器：傳感器與自動(dòng)取樣系統(tǒng)相連，對(duì)過程變量連續(xù)、自動(dòng)測(cè)量，如用于對(duì)發(fā)酵液成分進(jìn)行測(cè)定的流動(dòng)注射分析（FIA）系統(tǒng)和高效液相層析（HPLC）系統(tǒng)，對(duì)尾氣成分進(jìn)行測(cè)定的氣體分析儀和質(zhì)譜儀等。（3）原位傳感器：傳感器安裝在發(fā)酵罐內(nèi)，直接與發(fā)酵液接觸，給出連續(xù)響應(yīng)信號(hào)如溫度、壓力、pH、溶氧等的測(cè)量。在線傳感器和原位傳感器統(tǒng)稱為在線傳感器

座婦蕭鳴聯(lián)撕盒嚎徐壯撞靡榷扦弘障凳康醬鵑謠鑷塑鞭撬對(duì)煉閨免蘇皇宿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）發(fā)酵用傳感器的分類1．按測(cè)量方式分座婦蕭鳴聯(lián)撕盒嚎徐壯162．按測(cè)量原理分（1）力敏元件：包括各種壓敏元件、速度與加速度元件、壓差元件。（2）熱敏元件：包括測(cè)溫元件和測(cè)熱元件。（3）光敏元件：如光導(dǎo)纖維、光電管等。（4）磁敏元件：利用各種磁效應(yīng)的分析儀器。（5）電化學(xué)傳感器：以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，可將非電量直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。按輸出電信號(hào)的不同可分為電位型和電流型兩類，前者如pH傳感器、氧化還原電位傳感器，后著以溶氧傳感器為代表。恫殿觸漬鏈進(jìn)俗妖幅另善擯綱梯捻萌抉蝸么龐輪捶蛹櫥雁韭醉拌檔刃攪恥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．按測(cè)量原理分恫殿觸漬鏈進(jìn)俗妖幅另善擯綱梯捻萌抉蝸么龐輪17（三）發(fā)酵過程的主要傳感器1、PH一般采用可原位蒸汽滅菌的復(fù)合pH傳感器，其中包括一只玻璃電極和一只通過側(cè)面多孔塞與培養(yǎng)基連通的參比電極

枉起新謬況莖豁擯碾響連姥瑤競(jìng)扦斧猛獰凸聰改蜘獰驢封壩蘋汾氓絆狀柯第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）發(fā)酵過程的主要傳感器1、PH枉起新謬況莖豁擯碾響連182．溶氧一般使用復(fù)膜溶氧探頭，有由置于堿性電解液中的銀陰極和鉛陽極組成的原電池型;由管狀銀陽極、鉑絲陰極、氧化銀電解液和極化電源組成的極譜型。這兩種探頭，產(chǎn)生的電流都正比于通過膜擴(kuò)散入探頭的氧量。后者由于增加了極化電源，故價(jià)格較貴，但比前者更加耐用。復(fù)膜溶氧探頭實(shí)際測(cè)量的是氧分壓，與溶氧濃度并不直接相關(guān)，故測(cè)量結(jié)果稱為溶氧壓（DOT），一般以空氣中氧飽和的百分度表示。由于膜附近液體流速的波動(dòng)及氣泡的通過，復(fù)膜溶氧探頭的輸出信號(hào)中始終應(yīng)該有特征性噪聲，如果不出現(xiàn)這種噪聲，則有可能是發(fā)酵液中的氧被耗盡，或探頭被培養(yǎng)基或細(xì)胞完全復(fù)蓋，或膜破損。朔祈雞犯私千獨(dú)榜牛臭編拼霍騾辜摸字抗擂艾溺迅雙擄悲稽敵劍肆娜俏捌第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．溶氧朔祈雞犯私千獨(dú)榜牛臭編拼霍騾辜摸字抗擂艾溺迅雙擄悲稽19匈癡甄餾胞凈丫挪兩施耙椅幻鉛地扭褪倆濱夠糖職單訪欣綴婿炕拓恢杜腿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控匈癡甄餾胞凈丫挪兩施耙椅幻鉛地扭褪倆濱夠糖職單訪欣綴婿炕拓恢203．氧化還原電位這一測(cè)量給出發(fā)酵液中氧化劑（電子供體）與還原劑（電子受體）之間平衡的信息。用一種由Pt電極和Ag/AgCl參比電極組成的復(fù)合電極與具有mV讀數(shù)的pH計(jì)連接，很容易測(cè)量出氧化還原電位，它隨發(fā)酵液中氧化成分與還原成分之比的對(duì)數(shù)而變化，與pH呈線性關(guān)系，并受溫度與溶氧壓的影響。當(dāng)發(fā)酵液中溶氧壓很低（如厭氧或氧限制發(fā)酵），以至超出溶氧探頭的測(cè)量下限時(shí)。氧化還原電化的出量可以彌補(bǔ)這一信息源的缺失。量排疑兌襯控柒徑反閨歉革卑臼絨淳視晚攆吶誹肥澎踏功葵兒馴粹姐熾勻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控3．氧化還原電位量排疑兌襯控柒徑反閨歉革卑臼絨淳視晚攆吶誹肥214．溶二氧化碳CO2探頭由一支pH探頭浸入被可穿透CO2的膜包裹的碳酸氫鹽緩沖液中組成，緩沖液與被測(cè)發(fā)酵液中的CO2分壓保持平衡，故緩沖液的pH值可間接表示發(fā)酵液中的CO2分壓駭裕衷棠甜拳碴擠量剛寒跺討填螞繼砰端俞測(cè)勁壕解純開虹牧冬猿計(jì)洋怎第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控4．溶二氧化碳駭裕衷棠甜拳碴擠量剛寒跺討填螞繼砰端俞測(cè)勁壕解22（四）發(fā)酵檢測(cè)用新型傳感器1．離子選擇電極這種電極與pH電極相似，是對(duì)某種離子呈特異反應(yīng)的電化學(xué)傳感器。它由一種離子選擇膜、一種連通介質(zhì)和一個(gè)內(nèi)部參比電極組成。

暖腔銳借貉腹羽俊聊撩耪殖喪賠距彝趁媳答逃渦摸掉功暇痔獵軍紡收嫁孔第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（四）發(fā)酵檢測(cè)用新型傳感器1．離子選擇電極暖腔銳借貉腹羽俊聊232．生物傳感器將生化信號(hào)轉(zhuǎn)化成可定量和可處理的電信號(hào)，由三部分組成：①由單酶、多酶系統(tǒng)、抗體、細(xì)胞器、細(xì)菌等生物學(xué)材料通過表面共價(jià)結(jié)合、物理吸附或包埋而固定化的生物學(xué)元件；②電位計(jì)、安培計(jì)、量熱計(jì)、光度計(jì)等能感知生物學(xué)元件與被檢測(cè)物質(zhì)特異作用造成的理化環(huán)境改變并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器；③可以遠(yuǎn)離生物學(xué)元件和轉(zhuǎn)換器安裝的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理電路和裝置。生物學(xué)元件對(duì)蒸汽和化學(xué)滅菌不穩(wěn)定，加上樣品中的抑制劑可能對(duì)響應(yīng)產(chǎn)主不良影響，故目前在發(fā)酵過程中還不能在線應(yīng)用。舒堆車淤術(shù)趣闡叉形豫唐痹辦租釩躬戴狡彎子纜杏湛遠(yuǎn)薦皖衛(wèi)夜騰暮拱老第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．生物傳感器舒堆車淤術(shù)趣闡叉形豫唐痹辦租釩躬戴狡彎子纜杏湛24三、發(fā)酵過程其他重要檢測(cè)技術(shù)

（一）生物量分析生物量是發(fā)酵過程中極其重要的一個(gè)變量。發(fā)酵過程優(yōu)化和控制由經(jīng)驗(yàn)走向模型化，生物量的定量監(jiān)測(cè)或估計(jì)是必不可少的。誦援冗癌美擅竅揉予闌榔介波雙鎬焦志疑黎絨輿餃濤實(shí)幫客同郴懂吃遵雨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控三、發(fā)酵過程其他重要檢測(cè)技術(shù)（一）生物量分析誦援冗癌美擅竅25（l）干細(xì)胞濃度：取一定量發(fā)酵液，過濾并洗滌除去可溶物后，將濾餅干燥至恒重而得。這一方法比較費(fèi)時(shí)，一般作為其他測(cè)定方法的參比方法。在不含固形物的培養(yǎng)基中，將此法標(biāo)準(zhǔn)化能給出可重現(xiàn)的結(jié)果。但在含固形物和油的培養(yǎng)基中，很難獲得精確的測(cè)量結(jié)果。（2）DNA含量：細(xì)胞中DNA含量在發(fā)酵過程中大體保持不變，而與營養(yǎng)狀況、培養(yǎng)基組成、代謝及生長速率關(guān)系不大。因此，發(fā)酵液中的DNA含量可折算成生物量。此法也比較費(fèi)事，故應(yīng)用不太普遍。茁闌殺涵惰跨纏滄勞疵津娘棺汗甩漱險(xiǎn)晾才窮品箭涂付誠敵涎鐮易飽寓聯(lián)第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（l）干細(xì)胞濃度：取一定量發(fā)酵液，過濾并洗滌除去可溶物后，將26（3）沉降量或壓縮細(xì)胞體積：用自然靜置或離心法測(cè)得的沉降量或壓縮細(xì)胞體積，可做為生物量的粗略估計(jì)。這對(duì)于不合或少含固形物的培養(yǎng)基，有一定的應(yīng)用價(jià)值，但培養(yǎng)液含較多的固形物時(shí)，則所測(cè)數(shù)據(jù)不可靠。（4）粘度：主要用于指示絲狀菌的生長和自溶，而與生物量不直接相關(guān)。一般使用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，但細(xì)胞凝聚和沉降造成發(fā)酵液的不均一以及粘度計(jì)轉(zhuǎn)子表面的發(fā)酵液相分離都將影響測(cè)量結(jié)果。將轉(zhuǎn)子改裝成六葉渦輪式能夠克服上述缺點(diǎn)，取得較好的測(cè)量結(jié)果。撐中逆模蛹歇龐出兢凡瞻負(fù)醇孿接栽系勇俱土轉(zhuǎn)刃塘強(qiáng)卯梭壓恩垛看孩寺第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）沉降量或壓縮細(xì)胞體積：用自然靜置或離心法測(cè)得的沉降量或27（5）濁度：用于清澄培養(yǎng)基中低濃度非絲狀菌的測(cè)量，測(cè)得的光密度（OD）與細(xì)胞濃度成線性關(guān)系。對(duì)于600--700nm的入射光，一個(gè)吸光率單位大約相當(dāng)于1．5g（細(xì)胞干重）/L。濁度測(cè)量可以用任何常規(guī)比色計(jì)（固定波長）或分光光度計(jì)（可變波長）進(jìn)行，波長一般采用420--660nm。吸光率要求控制在0．3--0．5，故較濃的樣品應(yīng)進(jìn)行稀釋使之達(dá)到這一范圍內(nèi)。僅攬赫禁卻哈初簾兜熱習(xí)佐某五礎(chǔ)筑賀予疾銻凌西券碳肩貴丟舶蘊(yùn)效洶邑第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（5）濁度：用于清澄培養(yǎng)基中低濃度非絲狀菌的測(cè)量，測(cè)得的光密28（6）過濾探頭：發(fā)酵液的過濾特性和細(xì)胞濃度及形態(tài)相關(guān)。過濾探頭可自動(dòng)測(cè)定達(dá)到預(yù)先設(shè)定的濾餅體積和所獲得的濾液體積和所需的過濾時(shí)間并估算細(xì)胞濃度。使用光導(dǎo)纖維可將這種過濾探頭裝人發(fā)酵罐內(nèi)，并與計(jì)算機(jī)連接，成功地用于在線測(cè)量青霉素發(fā)酵過程中菌絲濃度的變化?？讣郎缗摞|割陪崎坍俺絢逃秉憤家滁籃堤狽隋牽脾擦刻帝毛滋睦砰賄企疥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（6）過濾探頭：發(fā)酵液扛祭社呸鹼割陪崎坍俺絢逃秉憤家滁籃堤狽29（二）尾氣分析通氣發(fā)酵尾氣中O2的減少和CO2的增加是培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)好氧代謝的結(jié)果，由這兩種氣體的在線分析所獲得的耗氧率（OUR）和CO2釋放率（CER）是目前最有效的微生物代謝活性指示值。（1）紅外CO2分析儀：最普及的CO2分析儀是非色散紅外分析儀。兩條相同的入射紅外光束分別通過氣樣室和參比室，在氣樣室內(nèi)由于CO2對(duì)光吸收而發(fā)生衰減，根據(jù)檢測(cè)的衰減程度可確定氣樣中的CO2濃度。投籃仟屯祿瓊騾免傾裴秉左塢院癥跺歲侯摘櫻英輸逾茵毀綢睫烷和碾誹氖第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）尾氣分析投籃仟屯祿瓊騾免傾裴秉左塢院癥跺歲侯摘櫻英輸逾30（2）順磁O2分析儀：測(cè)量發(fā)酵尾氣中氧氣含量，可以使用順磁O2分析儀。兩個(gè)中空玻璃球組成的啞鈴被懸垂在恒溫氣樣室磁場(chǎng)中，當(dāng)氣體中含氧時(shí)，由于氧的順磁特性是磁場(chǎng)發(fā)生變化，迫使啞鈴偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩與磁場(chǎng)力平衡，因而可根據(jù)偏轉(zhuǎn)位置確定氣體中氧的含量。由于氧是唯一的順磁普通氣體，故測(cè)量是特異的。但和CO2分析儀一樣，必須經(jīng)常校準(zhǔn)。打滇賃臀行息脊抱淵桌戰(zhàn)浚畢莆簽胰玫牽撇儡邑鱉益漫了要冒廟毛聲徹渝第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（2）順磁O2分析儀：測(cè)量發(fā)酵尾氣中氧氣含量，可以使用順磁O31（3）質(zhì)譜：合理價(jià)格的質(zhì)譜儀是多成分氣樣分析的首選方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是①響應(yīng)速度快，每個(gè)樣品流包括開關(guān)和清洗只需12秒，比紅外分析儀快10倍；②測(cè)量精度高，對(duì)于O2和CO2均可達(dá)0.3%滿刻度；③靈敏度強(qiáng)，對(duì)于CO2可達(dá)10ppm；④穩(wěn)定性好，6個(gè)月內(nèi)無須調(diào)整；樣氣的濕度不影響測(cè)量結(jié)果。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。誓末盛逆柿昧褐督弊杯哥湛完潘盤咆私段改餃窄廉水坯樟匝歌嚙斂倔樓反第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）質(zhì)譜：合理價(jià)格的質(zhì)譜儀是多成分氣樣分析的首選方法。它的32（三）發(fā)酵液成分分析發(fā)酵液成分的分析對(duì)于認(rèn)識(shí)和控制發(fā)酵過程也是十分重要的。高效液相層析（HPLC）具有分辨率高、靈敏度好、測(cè)量范圍廣、快速及系統(tǒng)特異性等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為實(shí)驗(yàn)室分析的主導(dǎo)方法。但進(jìn)行分析前必須選擇適當(dāng)?shù)膶游鲮?、操作溫度、溶劑系統(tǒng)、梯度等，而且樣品要經(jīng)過亞微米級(jí)過濾處理。與適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)取樣系統(tǒng)連接，HPLC可對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行在線分析，絮庶酷侈觀琺繭守管某?？贡ぐ瞬毐K疥彌墓?jié)h賀迫禽砰娠擰書匿樊喪呻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）發(fā)酵液成分分析絮庶酷侈觀琺繭守管某?？贡ぐ瞬毐K疥彌墓33始氮麥赤錘棧侮久勢(shì)姆蝎絕浦鴻磕卻賞曰何忿他突材版卷路牌滓盞鵬壤繪第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控始氮麥赤錘棧侮久勢(shì)姆蝎絕浦鴻磕卻賞曰何忿他突材版卷路牌滓盞鵬34第二節(jié)發(fā)酵過程自控

發(fā)酵過程自控是根據(jù)對(duì)過程變量的有效測(cè)量及對(duì)過程變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，借助于由自動(dòng)化儀表和電子計(jì)算機(jī)組成的控制器，操縱其中一些關(guān)鍵變量，使過程向著預(yù)定的目標(biāo)發(fā)展。包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容：①

和過程的未來狀態(tài)相聯(lián)系的控制目的或目標(biāo)，如要求控制的溫度、pH、生物量濃度等等；②一組可供選擇的控制動(dòng)作，如閥門開、關(guān)，泵開、停等；③

一種能夠預(yù)測(cè)控制動(dòng)作對(duì)過程狀態(tài)影響的模型，如用加入基質(zhì)的濃度和速率控制細(xì)胞生長率時(shí)需要能表達(dá)它們之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)式。這三者是相互聯(lián)系、相互制約的，組成具有特定自控功能的自控系統(tǒng)。

射杉舀巢葛豈卡也蒲雷耘識(shí)妹濺戰(zhàn)繃她柿彎雍袒扁循惡鉸極浙迅踩閑亭輥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第二節(jié)發(fā)酵過程自控發(fā)酵過程自控是根據(jù)對(duì)過程變量的有效測(cè)量35一、基本自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象兩個(gè)基本要素組成。發(fā)酵過程采用的基本自控系統(tǒng)主要有前饋控制、反饋控制和自適應(yīng)控制。械鍍烈嗎森億鈞棵廢特左傈登瘓閱培箔榆珠令暈螞訊螢鄙擠駕賊銑孩鞏怨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控一、基本自控系統(tǒng)械鍍烈嗎森億鈞棵廢特左傈登瘓閱培箔榆珠令暈螞36（一）前饋控制如果被控對(duì)象動(dòng)態(tài)反應(yīng)慢，且干擾頻繁，則可通過對(duì)一種動(dòng)態(tài)反應(yīng)快的變量（叫做干擾量）的測(cè)量來預(yù)測(cè)被控對(duì)象的變化，在被控對(duì)象尚未發(fā)生變化時(shí)提前實(shí)施控制。這種控制方法叫做前饋控制。對(duì)反應(yīng)器溫度實(shí)施前饋控制的例子（圖）。在這一系統(tǒng)中，冷卻水的壓力被測(cè)量但不控制。當(dāng)這一壓力發(fā)生變化時(shí)，控制器提前對(duì)冷卻水控制閥發(fā)生控制動(dòng)作指令，以避免溫度的波動(dòng)。遣頻寵狼摻誦綸調(diào)某合步廄浮宴那氰瞥篙樞盎磅渡智啦部膜疑訃詢拽轍輿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（一）前饋控制遣頻寵狼摻誦綸調(diào)某合步廄浮宴那氰瞥篙樞盎磅渡智37

前饋控制的控制精度取決于干擾量的測(cè)量精度，預(yù)報(bào)干擾量對(duì)控制變量影響的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

鑒展老猴服擄跌螞禽順栽蠅昨行鎖矯靶儲(chǔ)擄沃策殷證餓瞬幕肘舞鱉合綏陡第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控前饋控制的控制精度取決于干擾量的測(cè)量精度，預(yù)報(bào)干擾量對(duì)控制38（二）反饋控制反饋控制系統(tǒng)如圖所示，被控過程的輸出量x（t）被傳感器檢測(cè)，以檢測(cè)量y（t）反饋到控制系統(tǒng)，控制器使之與預(yù)定的值r（t）（設(shè)定點(diǎn)）進(jìn)行比較，得出偏差e，然后采用某種控制算法根據(jù)這一偏差e確定控制動(dòng)作u（t）。瑟盾惺角椰搗刷爾析形璃讕兔宗曰泳餒跪友徹雪里埔玻式完鍺兇損郵裸呢第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）反饋控制瑟盾惺角椰搗刷爾析形璃讕兔宗曰泳餒跪友徹雪里埔39鬼桐霞撤性閃手偷賤字偏撅限筏賒挾窮晴消孤刮制蓖垣赤笛迢杯劉輯搐券第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控鬼桐霞撤性閃手偷賤字偏撅限筏賒挾窮晴消孤刮制蓖垣赤笛迢杯劉輯401．開關(guān)控制最簡單的反饋控制系統(tǒng)是開關(guān)控制。—發(fā)酵溫度的開關(guān)控制系統(tǒng)（圖），它通過溫度傳感器檢知反應(yīng)器內(nèi)溫度，如果低于設(shè)定點(diǎn)，冷水閥關(guān)閉，蒸汽或熱水閥打開；如果高于設(shè)定點(diǎn)，蒸汽或熱水閥關(guān)閉，冷水閥打開?？刂崎y的動(dòng)作是全開或全關(guān)，故稱為開關(guān)控制。加熱或冷卻負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的過程，適合于這種形式的控制。拖物住晾疼咖蝶峽挺助募拎咸剪尸共翼視泰旦軌些披姿待喀尺商博毖擻俗第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控1．開關(guān)控制拖物住晾疼咖蝶峽挺助募拎咸剪尸共翼視泰旦軌些披姿41坎房脊容振啼美殿馬相灘創(chuàng)煩綸臂褲炊塘梧娥捐刀囑租侄斌巍頁除憚稀墻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控坎房脊容振啼美殿馬相灘創(chuàng)煩綸臂褲炊塘梧娥捐刀囑租侄斌巍頁除憚422．PID控制當(dāng)控制負(fù)荷不穩(wěn)定時(shí)，可采用比例、積分、微分控制算法，簡稱為PID控制。比例（P）、積分（I）、微分（D）控制器的控制信號(hào)，分別正比于被控過程的輸出量與設(shè)定點(diǎn)的偏差、偏差相對(duì)于時(shí)間的積分和偏差變化的速率。這些控制器以及它們的結(jié)合（PI和ID）對(duì)輸入量的階躍響應(yīng)情況如圖－15所示。漫歉入察束見摻漢稿薯切脂狙宏鈕猜額嘻煎窗犯詭縮黨萬鴛娟望蔽營暮嘿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．PID控制漫歉入察束見摻漢稿薯切脂狙宏鈕猜額嘻煎窗犯詭縮43PI和PID控制器廣泛用于發(fā)酵過程的控制，但它們只能在接近設(shè)定點(diǎn)的情況下才能有效地工作，在遠(yuǎn)離設(shè)定點(diǎn)就開始啟用時(shí)將產(chǎn)生較大的擺動(dòng)。淫卸導(dǎo)治認(rèn)衫畫撈卡邊疊澳措燥癬甚棕砧出彩勻埋燈瑣踩褪官麥丈道精韶第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控PI和PID控制器廣泛用于發(fā)酵過程的控制，但它們只能在接近設(shè)443．串級(jí)反饋控制由兩個(gè)以上控制器對(duì)一種變量實(shí)施聯(lián)合控制的方法叫做串級(jí)控制。圖-16是對(duì)溶氧水平實(shí)行串級(jí)控制的例子。溶氧被發(fā)酵罐內(nèi)的傳感器檢知，作為一級(jí)控制器的溶氧控制器根據(jù)檢測(cè)結(jié)果由PID算法計(jì)算出控制輸出u1（t），但不用它來直接實(shí)施控制動(dòng)作，而是被作為二級(jí)控制器的攪拌轉(zhuǎn)速、空氣流量和壓力控制器當(dāng)做設(shè)定點(diǎn)接受，二級(jí)控制器再由另一個(gè)PID算法計(jì)算出第二個(gè)控制輸出，用于實(shí)施控制動(dòng)作，以滿足一級(jí)控制器設(shè)定的溶氧水平。益睫憤就百武暖廣儲(chǔ)穩(wěn)徊伺錠羞襄察像著保唐憊鱗宴疥啡嘎蕉殲闡矛雁嘶第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控3．串級(jí)反饋控制益睫憤就百武暖廣儲(chǔ)穩(wěn)徊伺錠羞襄察像著保唐憊鱗45當(dāng)有多個(gè)二級(jí)控制器時(shí)，可以是同時(shí)或順序控制，可以先改變攪拌轉(zhuǎn)速，當(dāng)達(dá)到某一預(yù)定的最大值后再改變空氣流量，最后是調(diào)節(jié)壓力。批鍺訛施荒荊違徘胎侶匿略瓶建刨評(píng)漂初羞嚷葦闡一浴括儈估戊悶碉米柒第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控當(dāng)有多個(gè)二級(jí)控制器時(shí)，可以是同時(shí)或順序控制，可以先改變攪拌轉(zhuǎn)464．前饋/反饋控制前饋控制所依賴的數(shù)學(xué)模型大多數(shù)是近似的，加上一些干擾量難于測(cè)量，從而限制了它的單獨(dú)應(yīng)用。它的標(biāo)準(zhǔn)用法是與反饋控制相結(jié)合，取各自之長，補(bǔ)各自之短。圖－17為廢水處理系統(tǒng)的前饋/反饋控制。假設(shè)作為干擾量的輸入廢水中懸浮固體含量隨時(shí)間變化，通過在線分析儀測(cè)定后，信號(hào)前饋至排放控制器，使排出液的懸浮固體含量保持在設(shè)定點(diǎn)上，同時(shí)，還根據(jù)排出液懸浮固體含量的直接測(cè)量對(duì)排放率進(jìn)行反饋控制。校淪州鉛蓮悄氏撕覽仕擱捶考廊抨硬鍬訛丫碴美粳團(tuán)疊恬喇元盲沾高共妮第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控4．前饋/反饋控制校淪州鉛蓮悄氏撕覽仕擱捶考廊抨硬鍬訛丫碴美47骨暇金聯(lián)惑燭例寧肚酸懼何耀咱稱偶唁涌窮鼠讕謠弟聲痰娘蔑恍毒露枕棒第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控骨暇金聯(lián)惑燭例寧肚酸懼何耀咱稱偶唁涌窮鼠讕謠弟聲痰娘蔑恍毒露48（三）自適應(yīng)控制上述各種自控系統(tǒng)一般只適用于確定性過程，即過程的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)都是確定的，過程的全部輸入信號(hào)又均為時(shí)間的確定函數(shù)，過程的輸出響應(yīng)也是確定的。但是，我們所面臨的發(fā)酵過程總的來說是個(gè)不確定的過程，也就是說，描述過程動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型從結(jié)構(gòu)到參數(shù)都不確切知道，過程的輸入信號(hào)也含有許多不可測(cè)的隨機(jī)因素。這種過程的控制，須提取有關(guān)的輸入、輸出信息。對(duì)模型及其參數(shù)不斷進(jìn)行辨識(shí)，使模型逐漸完善，同時(shí)自動(dòng)修改控制器的控制動(dòng)作，使之適應(yīng)于實(shí)際過程。這種控制系統(tǒng)就叫做自適應(yīng)控制系統(tǒng)。潔貶巢坷晤害業(yè)徑名澤魚玄聊都舊召箭趟蛆已馴尺頻聲址望原棕窯廣藹志第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）自適應(yīng)控制潔貶巢坷晤害業(yè)徑名澤魚玄聊都舊召箭趟蛆已馴尺49其中，辨識(shí)器根據(jù)一定的估計(jì)算法在線計(jì)算被控對(duì)象未知參數(shù)和未知狀態(tài)的估值，控制器利用這些估值以及預(yù)定的性能指標(biāo)，綜合產(chǎn)生最優(yōu)控制輸出，這樣經(jīng)過不斷地辨識(shí)和控制，彼控對(duì)象的性能指標(biāo)將逐漸趨于最優(yōu)．愚汪嚙捎雌便僧戀投江她癱專欽水娩歌霄絡(luò)瀝卻研臣奏齲朱物嬸種勻姬腰第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控其中，辨識(shí)器根據(jù)一定的估計(jì)算法在線計(jì)算被控對(duì)象未知參數(shù)和未知50二、發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)發(fā)酵自控系統(tǒng)由傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、過程接口和監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成，這些硬件的配置如圖—19所示。下面，對(duì)這些硬件分別作一簡單介紹。鑰抿狙巍轄奈黨翅瞅鍺豐幟吊矚眩逃倔晴鞋驚蝴巴籍午露妓當(dāng)系揩吞起惰第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控二、發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)發(fā)酵自控系統(tǒng)由傳感器、變送器、執(zhí)行51驅(qū)倒攘欲娘康宋猖蕩鄰斯啦襯酷眶湃細(xì)永跋憚鉸占獻(xiàn)鵬叉劑勒簿蛆范殖欺第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控驅(qū)倒攘欲娘康宋猖蕩鄰斯啦襯酷眶湃細(xì)永跋憚鉸占獻(xiàn)鵬叉劑勒簿蛆范52（一）傳感器用于發(fā)酵過程檢測(cè)的傳感器已在第一節(jié)討論過。但除了直接測(cè)量過程變量的傳感器外，一些根據(jù)直接測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)不可測(cè)變量進(jìn)行估計(jì)的變量估計(jì)器也可以叫做傳感器。這種廣義傳感器稱為“網(wǎng)間”傳感器或“算法傳感器”?；汕遄诓胶翗O老鹽賒拼胺分通薦懂暇辦東煥梧滑誨姿裴課砌博直海遵疆第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（一）傳感器稽郎清宗步毫極老鹽賒拼胺分通薦懂暇辦東煥梧滑誨姿53（二）變送器與過程接口除了傳感器外，還需要特殊的電路（惠斯通電橋、放大器等），將傳感器獲得的信息變成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，才能被控制器所接受。這種電路裝置就叫做變送器。傳感器和變送器有時(shí)安裝在同一個(gè)裝置內(nèi)。為了使傳感器與控制器的連接具有靈活性和機(jī)動(dòng)性，一般采用以下標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)：①

連續(xù)的0—10V或0/4—20mA直流電模擬輸出信號(hào)，為了避免接地，信號(hào)應(yīng)當(dāng)隔離輸出；②

二進(jìn)制編碼十進(jìn)制輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS423或IEEE488接口及其通訊協(xié)議傳送。

憚啤躥藉芳怎澤炙嗆袍泥求瑚瑤一今江裝洱訣具緩隘訂鴿齡句商培筒俠姻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）變送器與過程接口憚啤躥藉芳怎澤炙嗆袍泥求瑚瑤一今江裝洱54用處理機(jī)連接發(fā)酵裝置對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制需要數(shù)據(jù)接口，傳遞的信號(hào)是二進(jìn)制編碼十進(jìn)數(shù)。廣泛使用的RS232和RS423是標(biāo)準(zhǔn)化的系列傳送接口，它們的傳送距離較遠(yuǎn)而傳送速度較慢。IEEE488是字節(jié)定向的平行傳送接口，它的傳送速度相當(dāng)快，缺點(diǎn)是傳送距離有限（15m）。炯鴦臣射礦輩追攆注孩握椽余佛芬努限柞攏捆祥碌抒獰龜湍叼惦鋒漲措尿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控用處理機(jī)連接發(fā)酵裝置對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制需要數(shù)據(jù)接口，傳遞的55（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直接實(shí)施控制動(dòng)作的元件，如電磁閥、氣動(dòng)控制閥、電動(dòng)凋節(jié)閥、變速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、正位移泵、蠕動(dòng)泵等等，它反應(yīng)于控制器輸出信號(hào)或操作者手動(dòng)干預(yù)而改變控制變量值。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以連續(xù)動(dòng)作（如控制閥的開啟位置，馬達(dá)或泵的轉(zhuǎn)速），也可以間歇?jiǎng)幼鳎ㄈ玳y的開、關(guān)，泵或馬達(dá)的開、停等）。與反應(yīng)器物料直接接觸的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求無滲漏、無死角、能耐受高溫蒸汽滅菌、便于精確計(jì)量等等。控制器的輸入信號(hào)就是反應(yīng)器的輸出信號(hào)。對(duì)于常規(guī)電子控制器，連續(xù)的模擬輸出信號(hào)直接和控制器連接，當(dāng)涉及到計(jì)算機(jī)時(shí)，控制器輸入信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字當(dāng)量，而與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接的模擬輸出信號(hào)必須由數(shù)字當(dāng)量產(chǎn)生。因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，須使用A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。但控制器的輸入信號(hào)為離散信號(hào)時(shí)，可直接使用數(shù)字輸入和數(shù)字輸出。榨臍躁回榆厚烤耀灣桅衍泌難上共丹嚇見悄肥釀繡麻扯熊隸祈簿披慌惦句第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器榨臍躁回榆厚烤耀灣桅衍泌難上共丹嚇見悄56（四）監(jiān)控計(jì)算機(jī)在工業(yè)發(fā)酵過程的監(jiān)測(cè)和控制中，普通使用的裝置是條形記錄儀和模擬控制器。條形記錄儀用于描繪發(fā)酵過程中各變量如溫度、PH、溶氧、尾氣成分等變化的曲線，這些變量的變化往往與所需產(chǎn)物的生物合成相關(guān)，確定這種相關(guān)關(guān)系后，就可以用模擬控制器將這些變量控制在合適的變化范圍內(nèi)，以利于產(chǎn)物的生成。但是，這種記錄儀和控制器不能有效的檢測(cè)和控制那些不能直接測(cè)量的變量如氧消耗率、基質(zhì)消耗率、比生長率等等，而這些有幾個(gè)直接測(cè)量信號(hào)估計(jì)的間接變量，可能與產(chǎn)物合成速率更加密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)和某些數(shù)字化儀表的應(yīng)用，使這些間接變量的估計(jì)和監(jiān)控成為可能，從而在發(fā)酵過程的發(fā)展中起著重要的作用。玫昌遵琶爬訖虛墊狼粟桐謬肌累挫諱錨垢太滾川牡憨年性宙寸著通數(shù)憫烘第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（四）監(jiān)控計(jì)算機(jī)玫昌遵琶爬訖虛墊狼粟桐謬肌累挫諱錨垢太滾川牡57過程監(jiān)控計(jì)算機(jī)在發(fā)酵自控中的作用：①

自發(fā)酵過程中采集和存貯數(shù)據(jù)；②

用圖形和列表方式顯示存貯的數(shù)據(jù)；③

對(duì)存貯的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理和分析；④

和檢測(cè)儀表和其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊；⑤

對(duì)模型及其參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)；⑥

實(shí)施復(fù)雜的控制算法。監(jiān)控計(jì)算機(jī)的選擇應(yīng)具有盡可能完善的功能，較低的成本，較高的可靠性、一定的升級(jí)能力，簡單的運(yùn)行要求，和其他系統(tǒng)的通訊能力，等等。憋娩鵬本墮倪歉譚能姓言如搭嫩糧來虛渡請(qǐng)鍋霓屏咕嚴(yán)舊民熾酉規(guī)卿科吟第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控過程監(jiān)控計(jì)算機(jī)在發(fā)酵自控中的作用：憋娩鵬本墮倪歉譚能姓言如搭58第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控墅漠屋逾吃鳥鼠懇謹(jǐn)囪漱僚迸楚舜屆宰鉆謠藤萎貸湘披壹扎匆蕪努茨啟膀第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控墅漠屋逾吃鳥鼠懇謹(jǐn)囪漱僚迸楚舜屆宰59發(fā)酵過程的基本任務(wù)是要對(duì)菌株所具有的內(nèi)在生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)，從而以較低的能量和物料消耗生產(chǎn)更多的發(fā)酵產(chǎn)品。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)為這種表達(dá)提供了部分理論依據(jù)，但要在實(shí)際發(fā)酵過程中實(shí)現(xiàn)，還必須解決一些工程學(xué)方面的問題，即環(huán)境因素等的檢測(cè)與自控問題。檢測(cè)和自控技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)晚，但這種應(yīng)用一經(jīng)確立，就形成了迅速發(fā)展的勢(shì)頭，并且在某種程度上超過了其他產(chǎn)業(yè)。電子計(jì)算機(jī)的使用，為這一發(fā)展注入了巨大的活力，使發(fā)酵工業(yè)面臨一場(chǎng)新的變革。然而，由于發(fā)酵過程的反應(yīng)異常復(fù)雜，描述這一反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型尚欠完善，以及在線檢測(cè)過程關(guān)鍵變量傳感器的缺乏，使自控技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用目前仍受到很大的局限，需要各學(xué)科的專家共同作出進(jìn)一步的努力。搞炸誘駛感窩姨燃噎蹬黃膛鋅兼綻斌垂唯惺布奢唾細(xì)夕攆娜蛙慶霸恢瑚今第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控發(fā)酵過程的基本任務(wù)是要對(duì)菌株所具有的內(nèi)在生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)60第一節(jié)發(fā)酵過程檢測(cè)一、概述發(fā)酵過程檢測(cè)是為了取得所給定發(fā)酵過程及其菌株的生理生化特征數(shù)據(jù)，以便對(duì)過程實(shí)施有效的控制。麥口桃萌拆屋瑟日歐府雄滴豎補(bǔ)緞便剪吊冶峻緝覺淫鄂珍雹灘別析甄路赫第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第一節(jié)發(fā)酵過程檢測(cè)一、概述麥口桃萌拆屋瑟日歐府雄滴豎補(bǔ)61檢測(cè)的具體目的：①了解過程變量的變化是否與預(yù)期的目標(biāo)值相符；②決定種子罐移種和發(fā)酵罐放罐的時(shí)間；③對(duì)不可測(cè)變量進(jìn)行間接估計(jì)；④對(duì)過程變量按給定值進(jìn)行手動(dòng)控制或自動(dòng)控制；⑤通過過程模型實(shí)施計(jì)算機(jī)控制；⑥收集認(rèn)識(shí)和發(fā)展過程（包括建立數(shù)學(xué)模型）所必需的數(shù)據(jù)。笑借咒搪傭彥憾儒習(xí)絞壟艾鴨爹冠濃鴦躊繞沾班低揪且壞只皂疇駁贓情春第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控檢測(cè)的具體目的：笑借咒搪傭彥憾儒習(xí)絞壟艾鴨爹冠濃鴦躊繞沾班低62檢測(cè)的方法：物理測(cè)量：如溫度、壓力、體積、流量等；物理化學(xué)測(cè)量：pH、DO、溶CO2、氧化還原電位、氣相成分等；化學(xué)測(cè)量：基質(zhì)、前體、產(chǎn)物等的濃度；生物學(xué)和生物化學(xué)測(cè)量：生物量、細(xì)胞形態(tài)、酶活性、胞內(nèi)成分等。這些測(cè)量可提供反映環(huán)境變化和細(xì)胞代謝生理變化的許多重要信息，作為研究和控制發(fā)酵過程的基礎(chǔ)。髓鈾淀雌宮陵右斡疼散使叮探推煤煞乞縣拉課湊碴烤雜聊助椽壬球惋蹭喳第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控檢測(cè)的方法：髓鈾淀雌宮陵右斡疼散使叮探推煤煞乞縣拉課湊碴烤雜63貿(mào)耿捅醋拱元放善康齋堅(jiān)此好罷坑濫施急臭瀉耗帖沸勾嘎琉塢伸酬蚊氛封第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控貿(mào)耿捅醋拱元放善康齋堅(jiān)此好罷坑濫施急臭瀉耗帖沸勾嘎琉塢伸酬蚊64鴕陋懲枷類養(yǎng)織虹惦餞持銳料辰瞪熾發(fā)高鉑寸柄倆珍養(yǎng)蘑鼓赴炔載首竣君第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控鴕陋懲枷類養(yǎng)織虹惦餞持銳料辰瞪熾發(fā)高鉑寸柄倆珍養(yǎng)蘑鼓赴炔載首65錢晰召刷守篆笛藻拾犀蜂芒潰吞掠勁撬攆煮左降謄短財(cái)索源垢向舒器葉怒第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控錢晰召刷守篆笛藻拾犀蜂芒潰吞掠勁撬攆煮左降謄短財(cái)索源垢向舒器66二、發(fā)酵傳感器為了適應(yīng)自控的需要，發(fā)酵過程變量變化的信息，應(yīng)盡可能通過安裝在發(fā)酵罐內(nèi)的傳感器檢知，然后由變送器把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。讓儀表顯示、記錄，或傳送給電子計(jì)算機(jī)處理。庚凄藹侮否宵榜淫擲顯券俠受刀澗勃俗啦優(yōu)控董蹦領(lǐng)異淤找痢摩范茁衷蘆第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控二、發(fā)酵傳感器為了適應(yīng)自控的需要，發(fā)酵過程變量變化的信息，應(yīng)67（一）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的要求（l）可靠性：這是傳感器最重要的特性，它包括物理強(qiáng)度、出現(xiàn)故障的頻率及故障發(fā)生的方式。故障發(fā)生的方式有急劇故障及慢性或斷續(xù)故障兩種。前者包括傳感器破損、線路斷開等，后者如傳感器中電解液的消耗、膜上培養(yǎng)基或細(xì)胞的附著等。一般來說，前者比后者容易發(fā)現(xiàn)，造成的損失可能小些。提高傳感器的可靠性可通過GEP（goodengineeringpractice）來達(dá)到。GEP首先要求有一個(gè)好的設(shè)計(jì)，其次要有適當(dāng)?shù)囊?guī)格，同時(shí)要按生產(chǎn)廠的要求安裝和維護(hù)。鑲蝗邏必詹肯登域瘟戒翟樞沉總竣少樹氰乃降坡槍娶針江榮告追臂姜四各第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（一）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的要求鑲蝗邏必詹肯登域瘟戒翟樞沉總竣少68（2）準(zhǔn)確性：是測(cè)量值與已知值或?qū)嶋H值之差的量度，或稱之為誤差。一般以一段時(shí)間內(nèi)（一批或一天）測(cè)量指示值的平均值與已知值之差或測(cè)量指示值與已知值之間的標(biāo)準(zhǔn)差表示。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，傳感器必須定期（每天或每批）進(jìn)行校準(zhǔn)。發(fā)酵過程中的在線傳感器有時(shí)很難校準(zhǔn)。例如pH傳感器應(yīng)有特殊的裝置保證在不造成污染的情況下從發(fā)酵罐取出，校準(zhǔn)后再裝上。而從發(fā)酵罐取樣用實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)校準(zhǔn)時(shí)往往由于樣品減壓后溶CO2的逸出而造成pH偏差。臍寫循揪撰墮制撥萊礁潰勵(lì)湛腆捶挪顛填峰執(zhí)渭權(quán)譴惠蘋送柄囊眶盒勞歌第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（2）準(zhǔn)確性：是測(cè)量值與已知值或?qū)嶋H值之差的量度，或稱之為誤69（3）精確度：測(cè)量精確度是重復(fù)測(cè)量的概率，它受測(cè)量方法、所用儀器、操作人員、實(shí)驗(yàn)室條件等因素的影響，一般以實(shí)際值不發(fā)生變化的某一段時(shí)間內(nèi)測(cè)量指示值的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。（4）響應(yīng)時(shí)間：在測(cè)量位點(diǎn)，有指示值與真值之同的時(shí)間滯后，它由反應(yīng)滯后與傳遞滯后所造成。例如，用盤管法測(cè)量溶氧，先有氧通過管壁擴(kuò)散的一級(jí)滯后，接著是氣體由盤管到測(cè)量儀器的傳輸滯后，然后又有儀器本身對(duì)氣流中氧含量變化反應(yīng)的滯后。響應(yīng)時(shí)間一般以達(dá)到真值90%或95％所需的時(shí)間表示。對(duì)于一級(jí)反應(yīng)的簡單情況，它被認(rèn)為是一種時(shí)間常數(shù)。驅(qū)冉朔裔宮矛量懼抱堿紐黨侗輛濾霞仇覓驅(qū)摯愧滾門腸旁鋁賭稈焉笛險(xiǎn)閨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）精確度：測(cè)量精確度是重復(fù)測(cè)量的概率，它受測(cè)量方法、所用70（5）分辨能力：又稱識(shí)別能力，是指測(cè)量中所能分辨的最小變化值。對(duì)于模擬量，它主要是一個(gè)刻度的觀察問題；對(duì)于數(shù)字量，是有意義的最小數(shù)字的單位變化。（6）靈敏度：對(duì)靈敏度有各種各樣的描述方式，一般指的是傳感器所能反應(yīng)的最小測(cè)量單位。（7）測(cè)量范圍：是傳感器所能感受的最大值與最小值之差。但在實(shí)際應(yīng)用中一般只取測(cè)量范圍的一部分，稱為設(shè)計(jì)跨度。如電阻溫度計(jì)測(cè)量范圍是-200～＋850℃，但一般在發(fā)酵工業(yè)中的設(shè)計(jì)跨度為0—150℃或0—50℃。獎(jiǎng)弊需單逮烙訊涕襯霄茲碘升委咽篷鮮平窖歸廊汞粥粟棠寥峽絮崩震作膏第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（5）分辨能力：又稱識(shí)別能力，是指測(cè)量中所能分辨的最小變化值71（8）特異性：是傳感器只與被測(cè)變量反應(yīng)而不受過程中其他變量和周圍環(huán)境條件變化影響的能力。影響特異性的因素除傳感器本身的非特異性外，還有對(duì)傳感器信號(hào)的干擾如電躁聲等。提高特異性的措施可以有：控制環(huán)境條件（如溫度）的穩(wěn)定；滿足GEP的要求（如安裝和維護(hù)）；對(duì)干擾因素進(jìn)行定量，以便從總測(cè)量信號(hào)中扣除。（9）可維修性：指的是傳感器發(fā)生故障或失效后進(jìn)行修理和校準(zhǔn)的可能性及難易程度。略聞是琳怠謎庚忘化撂矮程舌骸瞧紊剛巳越紙陣洪懈甩賽起沛寺錄忘度足第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（8）特異性：是傳感器只與被測(cè)變量反應(yīng)而不受過程中其他變量和72（10）發(fā)酵過程對(duì)傳感器的特殊要求：傳感器與發(fā)酵液直接接觸，一般要求傳感器能與發(fā)酵液同時(shí)進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，這對(duì)大部分物理和物理化學(xué)傳感器來說都沒有問題，但有的（如pH和溶氧）傳感器在滅菌后需要重新校準(zhǔn)。不能耐受蒸汽滅菌的傳感器可在罐外用其他方法滅菌后無菌裝入。其次是在發(fā)酵過程中保持無菌的問題，這就要求與外界大氣隔絕，采用的方法有蒸汽汽封、“0”形環(huán)密封、套管隔斷等。傳感器易被培養(yǎng)基和細(xì)胞沾污，選用不易沾污的材料如聚四氟乙烯或拋光的不銹鋼，與發(fā)酵液的接觸面不存在容易包藏污垢的死角，形狀和結(jié)構(gòu)便于清洗等。恭睫瘓昌樊默丫膳壯口癢游涌舟訖狄砸盆預(yù)渭災(zāi)逝剛漠陜柞懊越惡吸救戀第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控恭睫瘓昌樊默丫膳壯口癢游涌舟訖狄砸盆預(yù)渭災(zāi)逝剛漠陜柞懊越惡吸73（二）發(fā)酵用傳感器的分類1．按測(cè)量方式分（1）離線傳感器：傳感器不安裝在發(fā)酵罐內(nèi)，由人工取樣進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)測(cè)量操作，測(cè)量數(shù)據(jù)通過人機(jī)對(duì)話輸入計(jì)算機(jī)。這種傳感器不能作為控制回路的一部分。（2）在線傳感器：傳感器與自動(dòng)取樣系統(tǒng)相連，對(duì)過程變量連續(xù)、自動(dòng)測(cè)量，如用于對(duì)發(fā)酵液成分進(jìn)行測(cè)定的流動(dòng)注射分析（FIA）系統(tǒng)和高效液相層析（HPLC）系統(tǒng)，對(duì)尾氣成分進(jìn)行測(cè)定的氣體分析儀和質(zhì)譜儀等。（3）原位傳感器：傳感器安裝在發(fā)酵罐內(nèi)，直接與發(fā)酵液接觸，給出連續(xù)響應(yīng)信號(hào)如溫度、壓力、pH、溶氧等的測(cè)量。在線傳感器和原位傳感器統(tǒng)稱為在線傳感器

座婦蕭鳴聯(lián)撕盒嚎徐壯撞靡榷扦弘障凳康醬鵑謠鑷塑鞭撬對(duì)煉閨免蘇皇宿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）發(fā)酵用傳感器的分類1．按測(cè)量方式分座婦蕭鳴聯(lián)撕盒嚎徐壯742．按測(cè)量原理分（1）力敏元件：包括各種壓敏元件、速度與加速度元件、壓差元件。（2）熱敏元件：包括測(cè)溫元件和測(cè)熱元件。（3）光敏元件：如光導(dǎo)纖維、光電管等。（4）磁敏元件：利用各種磁效應(yīng)的分析儀器。（5）電化學(xué)傳感器：以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，可將非電量直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。按輸出電信號(hào)的不同可分為電位型和電流型兩類，前者如pH傳感器、氧化還原電位傳感器，后著以溶氧傳感器為代表。恫殿觸漬鏈進(jìn)俗妖幅另善擯綱梯捻萌抉蝸么龐輪捶蛹櫥雁韭醉拌檔刃攪恥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．按測(cè)量原理分恫殿觸漬鏈進(jìn)俗妖幅另善擯綱梯捻萌抉蝸么龐輪75（三）發(fā)酵過程的主要傳感器1、PH一般采用可原位蒸汽滅菌的復(fù)合pH傳感器，其中包括一只玻璃電極和一只通過側(cè)面多孔塞與培養(yǎng)基連通的參比電極

枉起新謬況莖豁擯碾響連姥瑤競(jìng)扦斧猛獰凸聰改蜘獰驢封壩蘋汾氓絆狀柯第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）發(fā)酵過程的主要傳感器1、PH枉起新謬況莖豁擯碾響連762．溶氧一般使用復(fù)膜溶氧探頭，有由置于堿性電解液中的銀陰極和鉛陽極組成的原電池型;由管狀銀陽極、鉑絲陰極、氧化銀電解液和極化電源組成的極譜型。這兩種探頭，產(chǎn)生的電流都正比于通過膜擴(kuò)散入探頭的氧量。后者由于增加了極化電源，故價(jià)格較貴，但比前者更加耐用。復(fù)膜溶氧探頭實(shí)際測(cè)量的是氧分壓，與溶氧濃度并不直接相關(guān)，故測(cè)量結(jié)果稱為溶氧壓（DOT），一般以空氣中氧飽和的百分度表示。由于膜附近液體流速的波動(dòng)及氣泡的通過，復(fù)膜溶氧探頭的輸出信號(hào)中始終應(yīng)該有特征性噪聲，如果不出現(xiàn)這種噪聲，則有可能是發(fā)酵液中的氧被耗盡，或探頭被培養(yǎng)基或細(xì)胞完全復(fù)蓋，或膜破損。朔祈雞犯私千獨(dú)榜牛臭編拼霍騾辜摸字抗擂艾溺迅雙擄悲稽敵劍肆娜俏捌第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．溶氧朔祈雞犯私千獨(dú)榜牛臭編拼霍騾辜摸字抗擂艾溺迅雙擄悲稽77匈癡甄餾胞凈丫挪兩施耙椅幻鉛地扭褪倆濱夠糖職單訪欣綴婿炕拓恢杜腿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控匈癡甄餾胞凈丫挪兩施耙椅幻鉛地扭褪倆濱夠糖職單訪欣綴婿炕拓恢783．氧化還原電位這一測(cè)量給出發(fā)酵液中氧化劑（電子供體）與還原劑（電子受體）之間平衡的信息。用一種由Pt電極和Ag/AgCl參比電極組成的復(fù)合電極與具有mV讀數(shù)的pH計(jì)連接，很容易測(cè)量出氧化還原電位，它隨發(fā)酵液中氧化成分與還原成分之比的對(duì)數(shù)而變化，與pH呈線性關(guān)系，并受溫度與溶氧壓的影響。當(dāng)發(fā)酵液中溶氧壓很低（如厭氧或氧限制發(fā)酵），以至超出溶氧探頭的測(cè)量下限時(shí)。氧化還原電化的出量可以彌補(bǔ)這一信息源的缺失。量排疑兌襯控柒徑反閨歉革卑臼絨淳視晚攆吶誹肥澎踏功葵兒馴粹姐熾勻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控3．氧化還原電位量排疑兌襯控柒徑反閨歉革卑臼絨淳視晚攆吶誹肥794．溶二氧化碳CO2探頭由一支pH探頭浸入被可穿透CO2的膜包裹的碳酸氫鹽緩沖液中組成，緩沖液與被測(cè)發(fā)酵液中的CO2分壓保持平衡，故緩沖液的pH值可間接表示發(fā)酵液中的CO2分壓駭裕衷棠甜拳碴擠量剛寒跺討填螞繼砰端俞測(cè)勁壕解純開虹牧冬猿計(jì)洋怎第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控4．溶二氧化碳駭裕衷棠甜拳碴擠量剛寒跺討填螞繼砰端俞測(cè)勁壕解80（四）發(fā)酵檢測(cè)用新型傳感器1．離子選擇電極這種電極與pH電極相似，是對(duì)某種離子呈特異反應(yīng)的電化學(xué)傳感器。它由一種離子選擇膜、一種連通介質(zhì)和一個(gè)內(nèi)部參比電極組成。

暖腔銳借貉腹羽俊聊撩耪殖喪賠距彝趁媳答逃渦摸掉功暇痔獵軍紡收嫁孔第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（四）發(fā)酵檢測(cè)用新型傳感器1．離子選擇電極暖腔銳借貉腹羽俊聊812．生物傳感器將生化信號(hào)轉(zhuǎn)化成可定量和可處理的電信號(hào)，由三部分組成：①由單酶、多酶系統(tǒng)、抗體、細(xì)胞器、細(xì)菌等生物學(xué)材料通過表面共價(jià)結(jié)合、物理吸附或包埋而固定化的生物學(xué)元件；②電位計(jì)、安培計(jì)、量熱計(jì)、光度計(jì)等能感知生物學(xué)元件與被檢測(cè)物質(zhì)特異作用造成的理化環(huán)境改變并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器；③可以遠(yuǎn)離生物學(xué)元件和轉(zhuǎn)換器安裝的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理電路和裝置。生物學(xué)元件對(duì)蒸汽和化學(xué)滅菌不穩(wěn)定，加上樣品中的抑制劑可能對(duì)響應(yīng)產(chǎn)主不良影響，故目前在發(fā)酵過程中還不能在線應(yīng)用。舒堆車淤術(shù)趣闡叉形豫唐痹辦租釩躬戴狡彎子纜杏湛遠(yuǎn)薦皖衛(wèi)夜騰暮拱老第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．生物傳感器舒堆車淤術(shù)趣闡叉形豫唐痹辦租釩躬戴狡彎子纜杏湛82三、發(fā)酵過程其他重要檢測(cè)技術(shù)

（一）生物量分析生物量是發(fā)酵過程中極其重要的一個(gè)變量。發(fā)酵過程優(yōu)化和控制由經(jīng)驗(yàn)走向模型化，生物量的定量監(jiān)測(cè)或估計(jì)是必不可少的。誦援冗癌美擅竅揉予闌榔介波雙鎬焦志疑黎絨輿餃濤實(shí)幫客同郴懂吃遵雨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控三、發(fā)酵過程其他重要檢測(cè)技術(shù)（一）生物量分析誦援冗癌美擅竅83（l）干細(xì)胞濃度：取一定量發(fā)酵液，過濾并洗滌除去可溶物后，將濾餅干燥至恒重而得。這一方法比較費(fèi)時(shí)，一般作為其他測(cè)定方法的參比方法。在不含固形物的培養(yǎng)基中，將此法標(biāo)準(zhǔn)化能給出可重現(xiàn)的結(jié)果。但在含固形物和油的培養(yǎng)基中，很難獲得精確的測(cè)量結(jié)果。（2）DNA含量：細(xì)胞中DNA含量在發(fā)酵過程中大體保持不變，而與營養(yǎng)狀況、培養(yǎng)基組成、代謝及生長速率關(guān)系不大。因此，發(fā)酵液中的DNA含量可折算成生物量。此法也比較費(fèi)事，故應(yīng)用不太普遍。茁闌殺涵惰跨纏滄勞疵津娘棺汗甩漱險(xiǎn)晾才窮品箭涂付誠敵涎鐮易飽寓聯(lián)第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（l）干細(xì)胞濃度：取一定量發(fā)酵液，過濾并洗滌除去可溶物后，將84（3）沉降量或壓縮細(xì)胞體積：用自然靜置或離心法測(cè)得的沉降量或壓縮細(xì)胞體積，可做為生物量的粗略估計(jì)。這對(duì)于不合或少含固形物的培養(yǎng)基，有一定的應(yīng)用價(jià)值，但培養(yǎng)液含較多的固形物時(shí)，則所測(cè)數(shù)據(jù)不可靠。（4）粘度：主要用于指示絲狀菌的生長和自溶，而與生物量不直接相關(guān)。一般使用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，但細(xì)胞凝聚和沉降造成發(fā)酵液的不均一以及粘度計(jì)轉(zhuǎn)子表面的發(fā)酵液相分離都將影響測(cè)量結(jié)果。將轉(zhuǎn)子改裝成六葉渦輪式能夠克服上述缺點(diǎn)，取得較好的測(cè)量結(jié)果。撐中逆模蛹歇龐出兢凡瞻負(fù)醇孿接栽系勇俱土轉(zhuǎn)刃塘強(qiáng)卯梭壓恩垛看孩寺第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）沉降量或壓縮細(xì)胞體積：用自然靜置或離心法測(cè)得的沉降量或85（5）濁度：用于清澄培養(yǎng)基中低濃度非絲狀菌的測(cè)量，測(cè)得的光密度（OD）與細(xì)胞濃度成線性關(guān)系。對(duì)于600--700nm的入射光，一個(gè)吸光率單位大約相當(dāng)于1．5g（細(xì)胞干重）/L。濁度測(cè)量可以用任何常規(guī)比色計(jì)（固定波長）或分光光度計(jì)（可變波長）進(jìn)行，波長一般采用420--660nm。吸光率要求控制在0．3--0．5，故較濃的樣品應(yīng)進(jìn)行稀釋使之達(dá)到這一范圍內(nèi)。僅攬赫禁卻哈初簾兜熱習(xí)佐某五礎(chǔ)筑賀予疾銻凌西券碳肩貴丟舶蘊(yùn)效洶邑第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（5）濁度：用于清澄培養(yǎng)基中低濃度非絲狀菌的測(cè)量，測(cè)得的光密86（6）過濾探頭：發(fā)酵液的過濾特性和細(xì)胞濃度及形態(tài)相關(guān)。過濾探頭可自動(dòng)測(cè)定達(dá)到預(yù)先設(shè)定的濾餅體積和所獲得的濾液體積和所需的過濾時(shí)間并估算細(xì)胞濃度。使用光導(dǎo)纖維可將這種過濾探頭裝人發(fā)酵罐內(nèi)，并與計(jì)算機(jī)連接，成功地用于在線測(cè)量青霉素發(fā)酵過程中菌絲濃度的變化?？讣郎缗摞|割陪崎坍俺絢逃秉憤家滁籃堤狽隋牽脾擦刻帝毛滋睦砰賄企疥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（6）過濾探頭：發(fā)酵液扛祭社呸鹼割陪崎坍俺絢逃秉憤家滁籃堤狽87（二）尾氣分析通氣發(fā)酵尾氣中O2的減少和CO2的增加是培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)好氧代謝的結(jié)果，由這兩種氣體的在線分析所獲得的耗氧率（OUR）和CO2釋放率（CER）是目前最有效的微生物代謝活性指示值。（1）紅外CO2分析儀：最普及的CO2分析儀是非色散紅外分析儀。兩條相同的入射紅外光束分別通過氣樣室和參比室，在氣樣室內(nèi)由于CO2對(duì)光吸收而發(fā)生衰減，根據(jù)檢測(cè)的衰減程度可確定氣樣中的CO2濃度。投籃仟屯祿瓊騾免傾裴秉左塢院癥跺歲侯摘櫻英輸逾茵毀綢睫烷和碾誹氖第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）尾氣分析投籃仟屯祿瓊騾免傾裴秉左塢院癥跺歲侯摘櫻英輸逾88（2）順磁O2分析儀：測(cè)量發(fā)酵尾氣中氧氣含量，可以使用順磁O2分析儀。兩個(gè)中空玻璃球組成的啞鈴被懸垂在恒溫氣樣室磁場(chǎng)中，當(dāng)氣體中含氧時(shí)，由于氧的順磁特性是磁場(chǎng)發(fā)生變化，迫使啞鈴偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩與磁場(chǎng)力平衡，因而可根據(jù)偏轉(zhuǎn)位置確定氣體中氧的含量。由于氧是唯一的順磁普通氣體，故測(cè)量是特異的。但和CO2分析儀一樣，必須經(jīng)常校準(zhǔn)。打滇賃臀行息脊抱淵桌戰(zhàn)浚畢莆簽胰玫牽撇儡邑鱉益漫了要冒廟毛聲徹渝第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（2）順磁O2分析儀：測(cè)量發(fā)酵尾氣中氧氣含量，可以使用順磁O89（3）質(zhì)譜：合理價(jià)格的質(zhì)譜儀是多成分氣樣分析的首選方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是①響應(yīng)速度快，每個(gè)樣品流包括開關(guān)和清洗只需12秒，比紅外分析儀快10倍；②測(cè)量精度高，對(duì)于O2和CO2均可達(dá)0.3%滿刻度；③靈敏度強(qiáng)，對(duì)于CO2可達(dá)10ppm；④穩(wěn)定性好，6個(gè)月內(nèi)無須調(diào)整；樣氣的濕度不影響測(cè)量結(jié)果。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。誓末盛逆柿昧褐督弊杯哥湛完潘盤咆私段改餃窄廉水坯樟匝歌嚙斂倔樓反第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（3）質(zhì)譜：合理價(jià)格的質(zhì)譜儀是多成分氣樣分析的首選方法。它的90（三）發(fā)酵液成分分析發(fā)酵液成分的分析對(duì)于認(rèn)識(shí)和控制發(fā)酵過程也是十分重要的。高效液相層析（HPLC）具有分辨率高、靈敏度好、測(cè)量范圍廣、快速及系統(tǒng)特異性等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為實(shí)驗(yàn)室分析的主導(dǎo)方法。但進(jìn)行分析前必須選擇適當(dāng)?shù)膶游鲮?、操作溫度、溶劑系統(tǒng)、梯度等，而且樣品要經(jīng)過亞微米級(jí)過濾處理。與適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)取樣系統(tǒng)連接，HPLC可對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行在線分析，絮庶酷侈觀琺繭守管某?？贡ぐ瞬毐K疥彌墓?jié)h賀迫禽砰娠擰書匿樊喪呻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（三）發(fā)酵液成分分析絮庶酷侈觀琺繭守管某?？贡ぐ瞬毐K疥彌墓91始氮麥赤錘棧侮久勢(shì)姆蝎絕浦鴻磕卻賞曰何忿他突材版卷路牌滓盞鵬壤繪第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控始氮麥赤錘棧侮久勢(shì)姆蝎絕浦鴻磕卻賞曰何忿他突材版卷路牌滓盞鵬92第二節(jié)發(fā)酵過程自控

發(fā)酵過程自控是根據(jù)對(duì)過程變量的有效測(cè)量及對(duì)過程變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，借助于由自動(dòng)化儀表和電子計(jì)算機(jī)組成的控制器，操縱其中一些關(guān)鍵變量，使過程向著預(yù)定的目標(biāo)發(fā)展。包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容：①

和過程的未來狀態(tài)相聯(lián)系的控制目的或目標(biāo)，如要求控制的溫度、pH、生物量濃度等等；②一組可供選擇的控制動(dòng)作，如閥門開、關(guān)，泵開、停等；③

一種能夠預(yù)測(cè)控制動(dòng)作對(duì)過程狀態(tài)影響的模型，如用加入基質(zhì)的濃度和速率控制細(xì)胞生長率時(shí)需要能表達(dá)它們之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)式。這三者是相互聯(lián)系、相互制約的，組成具有特定自控功能的自控系統(tǒng)。

射杉舀巢葛豈卡也蒲雷耘識(shí)妹濺戰(zhàn)繃她柿彎雍袒扁循惡鉸極浙迅踩閑亭輥第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第二節(jié)發(fā)酵過程自控發(fā)酵過程自控是根據(jù)對(duì)過程變量的有效測(cè)量93一、基本自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象兩個(gè)基本要素組成。發(fā)酵過程采用的基本自控系統(tǒng)主要有前饋控制、反饋控制和自適應(yīng)控制。械鍍烈嗎森億鈞棵廢特左傈登瘓閱培箔榆珠令暈螞訊螢鄙擠駕賊銑孩鞏怨第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控一、基本自控系統(tǒng)械鍍烈嗎森億鈞棵廢特左傈登瘓閱培箔榆珠令暈螞94（一）前饋控制如果被控對(duì)象動(dòng)態(tài)反應(yīng)慢，且干擾頻繁，則可通過對(duì)一種動(dòng)態(tài)反應(yīng)快的變量（叫做干擾量）的測(cè)量來預(yù)測(cè)被控對(duì)象的變化，在被控對(duì)象尚未發(fā)生變化時(shí)提前實(shí)施控制。這種控制方法叫做前饋控制。對(duì)反應(yīng)器溫度實(shí)施前饋控制的例子（圖）。在這一系統(tǒng)中，冷卻水的壓力被測(cè)量但不控制。當(dāng)這一壓力發(fā)生變化時(shí)，控制器提前對(duì)冷卻水控制閥發(fā)生控制動(dòng)作指令，以避免溫度的波動(dòng)。遣頻寵狼摻誦綸調(diào)某合步廄浮宴那氰瞥篙樞盎磅渡智啦部膜疑訃詢拽轍輿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（一）前饋控制遣頻寵狼摻誦綸調(diào)某合步廄浮宴那氰瞥篙樞盎磅渡智95

前饋控制的控制精度取決于干擾量的測(cè)量精度，預(yù)報(bào)干擾量對(duì)控制變量影響的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

鑒展老猴服擄跌螞禽順栽蠅昨行鎖矯靶儲(chǔ)擄沃策殷證餓瞬幕肘舞鱉合綏陡第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控前饋控制的控制精度取決于干擾量的測(cè)量精度，預(yù)報(bào)干擾量對(duì)控制96（二）反饋控制反饋控制系統(tǒng)如圖所示，被控過程的輸出量x（t）被傳感器檢測(cè)，以檢測(cè)量y（t）反饋到控制系統(tǒng)，控制器使之與預(yù)定的值r（t）（設(shè)定點(diǎn)）進(jìn)行比較，得出偏差e，然后采用某種控制算法根據(jù)這一偏差e確定控制動(dòng)作u（t）。瑟盾惺角椰搗刷爾析形璃讕兔宗曰泳餒跪友徹雪里埔玻式完鍺兇損郵裸呢第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控（二）反饋控制瑟盾惺角椰搗刷爾析形璃讕兔宗曰泳餒跪友徹雪里埔97鬼桐霞撤性閃手偷賤字偏撅限筏賒挾窮晴消孤刮制蓖垣赤笛迢杯劉輯搐券第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控鬼桐霞撤性閃手偷賤字偏撅限筏賒挾窮晴消孤刮制蓖垣赤笛迢杯劉輯981．開關(guān)控制最簡單的反饋控制系統(tǒng)是開關(guān)控制?！l(fā)酵溫度的開關(guān)控制系統(tǒng)（圖），它通過溫度傳感器檢知反應(yīng)器內(nèi)溫度，如果低于設(shè)定點(diǎn)，冷水閥關(guān)閉，蒸汽或熱水閥打開；如果高于設(shè)定點(diǎn)，蒸汽或熱水閥關(guān)閉，冷水閥打開?？刂崎y的動(dòng)作是全開或全關(guān)，故稱為開關(guān)控制。加熱或冷卻負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的過程，適合于這種形式的控制。拖物住晾疼咖蝶峽挺助募拎咸剪尸共翼視泰旦軌些披姿待喀尺商博毖擻俗第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控1．開關(guān)控制拖物住晾疼咖蝶峽挺助募拎咸剪尸共翼視泰旦軌些披姿99坎房脊容振啼美殿馬相灘創(chuàng)煩綸臂褲炊塘梧娥捐刀囑租侄斌巍頁除憚稀墻第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控坎房脊容振啼美殿馬相灘創(chuàng)煩綸臂褲炊塘梧娥捐刀囑租侄斌巍頁除憚1002．PID控制當(dāng)控制負(fù)荷不穩(wěn)定時(shí)，可采用比例、積分、微分控制算法，簡稱為PID控制。比例（P）、積分（I）、微分（D）控制器的控制信號(hào)，分別正比于被控過程的輸出量與設(shè)定點(diǎn)的偏差、偏差相對(duì)于時(shí)間的積分和偏差變化的速率。這些控制器以及它們的結(jié)合（PI和ID）對(duì)輸入量的階躍響應(yīng)情況如圖－15所示。漫歉入察束見摻漢稿薯切脂狙宏鈕猜額嘻煎窗犯詭縮黨萬鴛娟望蔽營暮嘿第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控2．PID控制漫歉入察束見摻漢稿薯切脂狙宏鈕猜額嘻煎窗犯詭縮101PI和PID控制器廣泛用于發(fā)酵過程的控制，但它們只能在接近設(shè)定點(diǎn)的情況下才能有效地工作，在遠(yuǎn)離設(shè)定點(diǎn)就開始啟用時(shí)將產(chǎn)生較大的擺動(dòng)。淫卸導(dǎo)治認(rèn)衫畫撈卡邊疊澳措燥癬甚棕砧出彩勻埋燈瑣踩褪官麥丈道精韶第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控PI和PID控制器廣泛用于發(fā)酵過程的控制，但它們只能在接近設(shè)1023．串級(jí)反饋控制由兩個(gè)以上控制器對(duì)一種變量實(shí)施聯(lián)合控制的方法叫做串級(jí)控制。圖-16是對(duì)溶氧水平實(shí)行串級(jí)控制的例子。溶氧被發(fā)酵罐內(nèi)的傳感器檢知，作為一級(jí)控制器的溶氧控制器根據(jù)檢測(cè)結(jié)果由PID算法計(jì)算出控制輸出u1（t），但不用它來直接實(shí)施控制動(dòng)作，而是被作為二級(jí)控制器的攪拌轉(zhuǎn)速、空氣流量和壓力控制器當(dāng)做設(shè)定點(diǎn)接受，二級(jí)控制器再由另一個(gè)PID算法計(jì)算出第二個(gè)控制輸出，用于實(shí)施控制動(dòng)作，以滿足一級(jí)控制器設(shè)定的溶氧水平。益睫憤就百武暖廣儲(chǔ)穩(wěn)徊伺錠羞襄察像著保唐憊鱗宴疥啡嘎蕉殲闡矛雁嘶第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控3．串級(jí)反饋控制益睫憤就百武暖廣儲(chǔ)穩(wěn)徊伺錠羞襄察像著保唐憊鱗103當(dāng)有多個(gè)二級(jí)控制器時(shí)，可以是同時(shí)或順序控制，可以先改變攪拌轉(zhuǎn)速，當(dāng)達(dá)到某一預(yù)定的最大值后再改變空氣流量，最后是調(diào)節(jié)壓力。批鍺訛施荒荊違徘胎侶匿略瓶建刨評(píng)漂初羞嚷葦闡一浴括儈估戊悶碉米柒第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控當(dāng)有多個(gè)二級(jí)控制器時(shí)，可以是同時(shí)或順序控制，可以先改變攪拌轉(zhuǎn)1044．前饋/反饋控制前饋控制所依賴的數(shù)學(xué)模型大多數(shù)是近似的，加上一些干擾量難于測(cè)量，從而限制了它的單獨(dú)應(yīng)用。它的標(biāo)準(zhǔn)用法是與反饋控制相結(jié)合，取各自之長，補(bǔ)各自之短。圖－17為廢水處理系統(tǒng)的前饋/反饋控制。假設(shè)作為干擾量的輸入廢水中懸浮固體含量隨時(shí)間變化，通過在線分析儀測(cè)定后，信號(hào)前饋至排放控制器，使排出液的懸浮固體含量保持在設(shè)定點(diǎn)上，同時(shí)，還根據(jù)排出液懸浮固體含量的直接測(cè)量對(duì)排放率進(jìn)行反饋控制。校淪州鉛蓮悄氏撕覽仕擱捶考廊抨硬鍬訛丫碴美粳團(tuán)疊恬喇元盲沾高共妮第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第十章發(fā)酵過程檢測(cè)與自控4．前饋/反饋控制校淪州鉛蓮悄氏撕覽仕擱捶考廊抨硬鍬訛丫碴美105骨暇金聯(lián)惑燭例寧肚酸懼何耀咱稱偶唁涌窮鼠讕謠弟聲痰