基于差分进化算法的酵母培养在线自适应控制

摘要

酵母培养中,若碳源添加不足则会抑制菌体生长,无法达到高密度;若碳源添加过量则会引起副产物乙醇的积累,导致细胞受到毒害,并降低碳源的利用效率.为解决这一矛盾,提出了一种基于差分进化算法(differential evlolution algorithm,DE)的在线自适应底物流加策略(DE-PID)并将其用于酿酒酵母和毕赤酵母的培养过程.在酿酒酵母培养中,利用DE-PID策略对呼吸商实施定值控制,培养34 h后的细胞密度达到52.5 g-DCW/L,比传统底物流加策略(DO-Stat)下的相应值提高91％.在毕赤酵母培养过程中,采用DE-PID策略分别对溶解氧浓度(D0)和乙醇浓度实施定值控制.在这两个批次中,DO均能够被控制在稳定水平,乙醇浓度均被控制于2g/L以下,培养34 h后的细胞密度分别达到112.25和113.25 g-DCW/L.