[发明专利]微生物发酵控制方法、装置、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种微生物发酵控制方法，其特征在于，包括：

采集微生物的发酵过程的尾气监测数据；

输入所述尾气监测数据至定量关系模型进行数据分析，由所述定量关系模型输出底物消耗速率；

根据所述底物消耗速率确定补料速度指令；

所述补料速度指令用于指示根据补料速度向发酵过程中补料。

2.根据权利要求1所述的微生物发酵控制方法，其特征在于，所述尾气监测数据包括氧气消耗速率、二氧化碳生成速率、PHA合成耗氧速率、PHA合成CO₂释放速率、细胞呼吸耗氧速率、细胞呼吸CO₂释放速率；

所述定量关系模型，用于基于氧气消耗速率、二氧化碳生成速率以及底物转化率之间建立的定量关系计算出所述底物消耗速率；

所述定量关系模型具体执行以下步骤：

根据所述二氧化碳生成速率以及第一系数确定二氧化碳生成分量；

根据所述氧气消耗速率以及所述二氧化碳生成分量确定消耗差值；

根据所述消耗差值以及第二系数确定消耗分量；

根据所述消耗分量以及底物转化率确定底物消耗速率；

所述第一系数由细胞呼吸耗氧速率与细胞呼吸CO₂释放速率计算而来；所述第二系数由所述第一系数、PHA合成耗氧速率以及PHA合成耗氧量、PHA合成CO₂释放速率计算而来。

3.根据权利要求2所述的微生物发酵控制方法，其特征在于，所述的微生物发酵控制方法还包括：

输入所述氧气消耗速率至发酵阶段确认模型，由所述发酵阶段确认模型确认当前的目标发酵阶段，基于当前的目标发酵阶段确认补料程序的开始与结束；

以及基于当前的目标发酵阶段，确认所述目标发酵阶段对应的补料控制区间；基于所述补料控制区间的数值结合所述底物消耗速率调控所述补料速度。

4.根据权利要求3所述的微生物发酵控制方法，其特征在于，

所述目标发酵阶段包括发酵初始阶段、发酵增长阶段、发酵稳定阶段以及发酵衰亡阶段，对应的补料控制区间分别为：预设补料速度、第一补料控制区间、第二补料控制区间、第三补料控制区间；

所述预设补料速度、所述第一补料控制区间、所述第二补料控制区间、所述第三补料控制区间的数值为预设的补料速度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的微生物发酵控制方法，其特征在于，所述微生物为能够在细胞内积累聚羟基脂肪酸酯的微生物，包括以下菌属的微生物：气单胞菌属、产碱菌属、固氮菌属、芽孢杆菌属、梭菌属、盐杆菌属、诺卡氏菌属、红螺菌属、假单胞菌属、罗尔斯通氏菌属、动胶菌属。

6.一种微生物发酵控制装置，其特征在于，包括：

采集单元：用于采集微生物的发酵过程的尾气监测数据；

分析单元：用于输入所述尾气监测数据至定量关系模型进行数据分析；由所述定量关系模型输出底物消耗速率；

确定单元：用于根据所述底物消耗速率确定补料速度指令；

所述补料速度指令用于指示根据补料速度向发酵过程中补料。

7.根据权利要求6所述的微生物发酵控制装置，其特征在于，包括：

所述分析单元还包括：用于输入氧气消耗速率至发酵阶段确认模型，由发酵阶段确认模型确认当前的目标发酵阶段，基于当前的目标发酵阶段确认补料程序的开始与结束；以及用于基于当前的目标发酵阶段，确认所述目标发酵阶段对应的补料控制区间；基于所述补料控制区间的数值结合所述底物消耗速率调控所述补料速度。