[发明专利]生物反应器溶氧线性控制方法

说明书

技术领域

本发明属于生物发酵技术，涉及一种在发酵设备中进行对反应液溶氧进行控制的生物反应器溶氧线性控制方法。

背景技术

在生物反应生产过程中，一般以DO值作为其溶氧的参数，DO值是整个发酵过程中的最为关键的参数之一，它既能直观反应整个发酵过程动态变化情况，又能间接通过提高DO值从而降低发酵生产时间，降低能耗，提高最终产品的收率和质量。目前世界上各知名发酵罐制造厂商及各类科研机构都在投入大量人力财力专门研究如何提高或稳定控制DO值。现有的生物反应工艺中对DO值的控制，其精度和稳定性均较低，难以达到较高的生产要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够对生物反应器中发酵罐内发酵液的溶氧进行精确控制，以提高反应效率的生物反应器溶氧线性控制方法。

本发明的生物反应器溶氧线性控制方法包括以下步骤：

a.启动计算机控制系统，判断处于自动控制还是手动控制状态，如处于自动控制状态下，则进入步骤b，如处于手动控制状态则结束自动控制过程；

b.在自动控制状态下，则将发酵罐内反应液中实时检测的DO值送入计算机中，通过软件对该DO值与反应进行到该时间段所需的设定DO值进行对比，如DO值不小于设定DO值则结束自动控制过程，如DO值小于设定DO值则进入步骤c；

c.当上述步骤检测的DO值小于设定DO值，启动级联控制过程，控制搅拌设备提高转速，保持一定时间，再回到步骤b。

上述的步骤c的级联控制过程中，提高搅拌设备转速可以通过以下方式进行：当设定DO值与检测的DO值的差值不大于5时，控制搅拌设备将转速提高一个数量A；当设定DO值与检测的DO值的差值大于5时，控制搅拌设备将转速提高一个数量B，数量B≥A。所述的数量A的取值范围为1～9rpm，数量B的取值范围为1～9rpm。

上述步骤c中，控制搅拌设备提高转速后保持的时间根据控制精度的要求进行确定，一般为1～60s。

本发明的方法用于生物过程中时，当DO下降时，通过算法或PID调节方法，提高转速，可以使DO值稳定在设定控制范围内，保证了反应工艺要求，可提高反应效率。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

具体实施方式

实施例：以某制药厂中试发酵实验室高密度发酵试验数据为例，发酵罐体容积100L，对其溶氧过程通过以下步骤进行控制：

a.启动计算机控制系统，判断处于自动控制还是手动控制状态，如处于自动控制状态下，则进入步骤b，如处于手动控制状态则结束自动控制过程；

b.在自动控制状态下，则将发酵罐内反应液中实时检测的DO值送入计算机中，通过软件对该DO值与反应进行到该时间段所需的设定DO值进行对比，如DO值不小于设定DO值则结束自动控制过程，如DO值小于设定DO值则进入步骤c；

c.当上述步骤检测的DO值小于设定DO值，启动级联控制过程，控制搅拌设备提高转速。如设定DO值与检测的DO值的差值不大于5时，控制搅拌设备将转速提高2rpm；如设定DO值与检测的DO值的差值大于5时，控制搅拌设备将转速提高4rpm。保持5s，再回到步骤b。

对以上述方法控制的发酵过程中的相关数据进行检测，其结果如下表所示：