(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210643227.2 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 上海履济技 术服务中心 地址 200237 上海市金山区亭林镇寺平南 路19号3幢5497室 (72)发明人 王军峰　 (51)Int.Cl. C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种发酵 过程基质补加速率自动控制装置 (57)摘要 本发明公开了一种发酵过程基质补加速率 自动控制装置， 该装置包括至少3个模块， 所述3 个模块分别是数据交换模块、 计算模块和条件模 块； 数据交换模块持续的从发酵设备， 获得实时 发酵时间、 溶解氧浓度、 发酵液体积、 pH、 基质补 加速率和微生物菌体浓度、 生物热、 尾气中二氧 化碳和氧浓度等参数。 计算模块对 数据交换模块 的信息进行计算获得某一基质的需求量； 条件模 块根据数据交换模块的数据对基质补加条件进 行判断， 当条件符合时， 将计算模块的输出值根 据条件进行校正后， 下传到发酵设备， 从而实现 了对发酵 过程基质的自动控制。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115011458 A 2022.09.06 CN 115011458 A 1.一种发酵过程基质补加速率自动控制装置， 其特征在于， 该装置包括数据交换模块、 计算模块和条件模块； 所述数据交换模块一方面 实时与发酵设备进行数据交换和接受手工 输入的离线发酵数据， 另一方面将基质的补加速率传递给设备； 所述计算模块从数据 交换 模块获得在线发酵参数和离线发酵数据并进行计算， 然后获得基质需求值， 并将基质需求 值传递给条件模块； 所述条件模块从数据交换模块获得在线发酵参数和离线发酵数据并进 行计算， 然后 将处理结果与事先设置的工艺规则进 行比较， 当条件符合工艺规则时， 将 计算 模块中输出的基质的补加速率校正后传递给 数据交换模块。 2.如权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述数据交换模块包含通讯接口子模块、 数 据采集子模块和数据库子模块； 通过所述通讯接口与发酵设备进行数据 交换， 并接受手工 输入的离线检测数据； 通过数据采集子模块实现数据的加工处理并计算获得二次数据， 然 后将所获取的数据保存到数据库。 3.如权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述计算模块包括以下3个子模块： A模块， 通 过比较基质补加速率变化前后溶解氧浓度的变化值， 计算出基质需求因子A； B 模块， 通过比 较基质浓度和该基质预期浓度， 计算出基质需求因子B； C模块， 分别计算菌体浓度、 二氧化 碳释放率与其预期值的比值， 然后获得基质需求因子C， 进一步C模块再将需求因子A， 需求 因子B和需求因子 C与各自的权 重乘积的和作为基质的补加速率传递给 条件模块。 4.如权利要求1所述的一种装置， 其特征在于， 所述条件模块包括以下2个子模块： 规则 模块为用户输入或选择的关于基质补加的规则集合； 判断模块用于比较数据交换模块的信 息和规则模块中的规则， 如果 规则满足， 则将基质补加速率传递给 数据交换模块。 5.如权利要求2所述的装置， 其特征在于， 所述数据交换模块通过通讯接口与发酵设备 建立通讯后， 可实时采集 发酵时间、 溶解氧浓度、 空气流量、 压力、 pH、 发酵液体积、 基质补加 速率、 微生物菌体浓度、 尾气中二氧化碳、 氧浓度、 发酵液光谱数据， 并将数据存贮到数据 库； 所述数据交换模块同时可接受手工输入的离线发酵数据， 包括OD值， 产物浓度， 气相和 液相检测值。 6.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述A模块， 通过修改数据库中基质补加速率 的设定值， 增加基质的补加速率， 并将这一补加速率 维持5秒到1小时， 然后计算期间溶解氧 的变化比例， 然后将溶解氧变化比值作为基质需求因子A。 7.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述A模块， 通过修改数据库中基质补加速率 的设定值， 以降低基质的补加速率， 并将这一补加速率 维持5秒到1小时， 然后计算期间溶解 氧的变化比例， 然后将溶解氧变化比值作为基质需求因子A。 8.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述B模块计算基质浓度和该基质预期浓度 差值， 如果差值为负， 绝对值越大则基质需求越 大； 如果差值为正， 值越 大基质需求越小， 然 后将差值除以单位体积基质加入发酵体系内增 加的基质浓度值作为基质需求因子B。 9.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述C模块分别计算菌体浓度、 尾气中二氧化 碳浓度与其预期值的比值； 再分别乘以其比值的权重， 然后将2个数据的总和作为基质需求 因子C。 10.如权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述C模块有一人机接口， 允许通过这一接 口输入基质需求因子A、 基质需求因子B和基质需求因子C的权重， 在获得权重后， 所述C模块 计算3个基质需求因子与其权 重乘积的总和。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115011458 A 211.如权利要求4所述的装置， 其特征在于， 所述条件模块的规则模块为用户输入的规 则集合， 其规则为影响补料速率调整的参数所达到的域值及基质补料速率的最大值和最小 值。 12.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述A模块用于修改数据库中基质的补加速 率， 在10秒至1小时后计算期间溶解氧的变化 值。 13.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述C模块用于分别计算发酵过程的OUR， CRE、 核酸量、 辅酶含量与其预期值的比值， 然后分别乘以其比值的权重， 计算这些数据的总 和， 再将总和作为基质需求因子 C。 14.如权利要求4所述的装置， 其特征在于， 所述条件模块的规则模块为用户输入的规 则集合， 规则由7部分组成， 包括因参数、 因参数符号、 因参数值、 果参数、 果参数符号、 果参 数数值和规则有效的时间范围。 15.如权利要求14所述的装置， 其特征在于， 所述因参数符号为 “等于， 大于等于， 大于， 小于等于和小于 ”。 16.如权利要求9所述的装置， 其特 征在于， 所述权 重为小于1的正小数。 17.如权利要求9所述的装置， 其特征还在于， 所述权重可由用户根据 经验， 输入一个0 ‑ 1的小数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115011458 A 3