生物发酵过程优化研究平台的设计.doc

生物发酵过程优化研究平台的设计
作者姓名:
指导教师:
单位名称:
专业名称:
2010年6月
毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目:
生物发酵过程优化研究平台的设计
设计(论文)的基本内容:
(1) 查阅文献,了解生物发酵的相关知识,弄清生物发酵过程的生产工艺;
(2) 了解并掌握生物发酵建模、优化的相关知识;
(3) 学习并掌握MATLAB和C#语言,及其数据交换应用;
(4) 学习并掌握SQL Server数据库,并掌握其在C#中的应用;
(5) 设计生物发酵过程的优化平台,采用C#设计优化平台界面,采用Matlab 2007a设计优化平台的建模、参数辨识与优化算法,采用SQL Server数据库设计优化平台的数据库。
毕业设计(论文)专题部分:
题目:
设计或论文专题的基本内容:
学生接受毕业设计(论文)题目日期
第周
指导教师签字:
年月日
生物发酵过程优化研究平台的设计
摘要
微生物发酵过程是一个复杂的生长代谢过程,既有一般化工过程的特点,,随着生物技术的深入发展,,借助计算机系统和模拟平台对发酵过程进行优化研究越来越受到人们关注.
本文以东北大学发酵生物实验室为背景,进行酒精发酵过程优化研究平台的设计。
本文首先概述了发酵过程中的优化技术,并进一步对生物发酵的相关知识进行了介绍,在此基础上,结合发酵动力学的知识建立了酒精分批发酵模型,包括菌体生长、基质消耗、产物合成和液体体积这四个子模型,利用最小二乘法对模型进行了参数辨识,最终得到了较为精确的酒精分批补料发酵动力学模型。
本文主要完成了生物发酵过程中建模、优化平台的设计。借助于C#与Matlab的混合编程技术,将C#的可视化特点与Matlab的强大数值分析和图形绘制功能相结合,建立了基于酒精发酵过程模型的建模、优化平台。用户可以根据需要选择不同的建模方法进行建模,也可按照要求选择不同的优化方法实现优化。在所设计的生物发酵过程优化研究平台中,用户只需根据实际情况输入相关工艺操作参数,选择需要的建模和优化方法,就可以得到优化过程中的决策变量变化曲线和数据,继而进行相关工艺、自动控制和优化操作变量的研究。
所设计的生物发酵过程优化研究平台操作简单、方便,界面友好。尤其适于生物发酵过程分析、建模、优化等不同研究者进行相关研究,研究者可以只进行自己相关内容的研究,而对于生物发酵过程优化研究所需要的其它技术直接利用平台自身功能提供,可以大大缩短研究周期。
关键词:生物发酵;过程优化;过程建模;平台设计
Optimization of the fermentation process design platform
Abstract
Microbial fermentation process is plex process of growth and metabolism, which has both the characteristics of general chemical processes and metabolic reactions of life entity. In recent years, with the further development of biotechnology, control of the production only by experience is far away to meet the actual requirements. Therefore, the optimization of the fermentation process puter systems and simulation platform has been paid much more attention.
In this thesis, the optimization research platform of alcohol fermentation process was designed based on fermentation laboratory of Northeastern University.
At the first part of this thesis, the optimization technology of the fermentation process and further knowledge of biological fermentation was introduced. Furthermore, with the knowledge