高通量微型生物反应器关键技术研究
随着生物技术的迅猛发展，微生物反应控制系统逐渐由简单的人工操作向自动化、智能化发展。微型生物反应器逐渐成为了生物反应器未来的发展趋势，本文对生物反应器微型化的问题进行了研究。 本研究基于PLC研制了一套微型生物反应系统，实现微生物发酵过程中温度、酸碱度(pH)、溶解氧(DO)三个参数的监控，提高了微生物发酵产物产量。首先研究上述三个参数对微生物发酵过程的影响，在此基础上提出各个参数的控制方法，设计了微型生物反应器的硬件架构，同时完成微反应器上、下位机程序的编制。其中上位机程序由昆仑通态组态软件MCGS编制，下位机控制程序由STEP7编制，上、下位机采用RS485通讯。研制了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器，用于微生物发酵过程中溶解氧浓度检测。分析了荧光猝灭机理，确定所使用的荧光指示剂。采用聚合物包埋的方法制备了氧传感探头，并对其进行性能表征。根据氧传感探头的荧光特性，设计了荧光强度检测电路。最后以酵母发酵、大肠杆菌发酵为实验对象，初步验证了该传感器的可行性。基于LabVIEW研发了一套的水活度智能控制系统，实现非水相脂肪酶催化过程水活度智能监控。在制定了水活度智能控制系统硬件架构的基础上，结合各配件工作原理运用LabVIEW设计了该控制系统上位机软件程序，该程序具有参数设定、水活度检测、模糊自适应PID控制以及动态数据显示等功能。最后以脂肪酶酯化合成三羟甲基丙烷酯过程中的水活度控制为例，验证了水活度控制系统的控制精度及稳定性等性能。
生物化工;微生物发酵;生物反应器;水活度监控
北京化工大学
硕士
机械工程
陈国华
2015
中文
TQ033;TQ050.2
81
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）