提高微生物發酵單位的新優化控制策略

黃留琴

摘要：對于微生物發酵的過程進行控制和優化，能夠提高微生物發酵的經濟利益和發酵后產品的質量，在以往的微生物發酵過程中，為了提高發酵的效率和質量，對于菌種選擇特別重視。但是近幾年由于我國科學技術和生物信息技術的不斷發展，對微生物發酵領域開展了相關的研發工作，并對微生物發酵的過程進行了優化。本文對微生物發酵的優化進行研究，提出了相關的控制策略。

關鍵詞：微生物發酵;單位;優化控制

在制藥、食品等多個工業領域都會涉及到微生物發酵，因此它和人民的日常生活及社會經濟的發展息息相關，微生物發酵生產具有高成本和高耗能的特點，為了提高發酵單位，降低生產的成本，那么對微生物法家過程進行優化控制就非常重要了。在對微生物進行發酵過程優化控制的時候，采用的通常是過程模型和控制策略這兩種方式，在傳統的微生物發酵生產的過程中，將穩定生產視為最主要的目標，而不看重技術優化。長期下來，微生物發酵過程缺乏科學性，也會導致微生物發酵單位的經濟效率和產品質量受到影響。所以，對微生物發酵的優化控制是非常重要的。

一、微生物發酵的模型構建分析

（一）機理模型后見分析

在微生物發酵的過程中，機理模型是非常重要的組成部分，其利用了生物學公式，從基因尺度的層面來對機理模型進行構建，其主要的方法是根據固定的公式來對微生物發酵過程中的參數值進行確定。我國一些生物學研究者，也對微生物發酵的過程進行了比較具體的研究和分析，在這個過程中，關于微生物發酵的本質的認識也有一些改變，研究人員在研究微生物發酵的過程中，分析了微生物發酵的代謝，對于微生物發酵的模型也進行了建構。此外工作人員在研究過程中，也可以建立微生物發酵的數據庫從而進行數據處理，這樣就能夠實現微生物的發酵模擬技術。機理模型的構建也包含了以上的特點，但是由于微生物發酵的特殊性和復雜性，機理模型不能夠進行微生物的整個發酵過程，得不到發揮的平臺，由此可以看出來，微生物的發酵過程具有一定的局限性。

（二）構建黑箱模型

研究人員在進行黑箱模型的構建時，是以最小二乘為構建的基礎的，其在微生物的發酵過程中，具有一定的穩定性和較強的適應性。而在最小二乘的基礎上進行黑箱模型構建的過程中，需要借助的不積極是傳統微生物發酵過程的經驗和優點，同時還對微生物發酵過程的操作流程進行了簡化，與此同時還增加了不少功能，尤其是在微生物發酵過程的診斷功能，得到了較多的體現。除此以外，在進行黑箱模型構建的過程中，通過非線性函數來進行構建，能夠對衛生發酵的穩定性和適應性進行加強[1]。

二、提高微生物發酵單位的新優化控制措施

（一）利用極大值原理，對傳統的微生物發酵過程進行優化控制

工作人員在進行微生物發酵的時候，要始終貫徹極大值原理，與此同時還要在極大值原理的基礎上對傳統的微生物發酵過程進行優化和控制。在微生物發酵的過程中，工作人員可以利用極大值原理來對空間的形態進行分析和研究，同時還可以控制微生物的發酵過程，這種做法既保證了微生物發酵的效果，也對復雜的工作流程進行了優化控制。而工作人員也應該重視極大值原理在傳統的微生物發酵過程中除了發揮控制作用以外，只能夠進行優化控制曲線的描繪。一旦遇到了比較復雜的外界因素，極大值原理對于傳統微生物發酵過程的控制就會被忽略。所以作為在一線工作的微生物發酵單位的人員，應該意識到極大值原理的重要性和必要性，并且以實踐為基礎，對極大值原理進行分析研究，從而能夠實現通過里變量方式對傳統微生物發酵過程的控制，最終達到傳統微生物的發酵過程的控制和優化。對于極大值原理的分析和應用，能夠最大程度的對微生物發酵的效果進行保障，還能夠有效的控制微生物的發酵過程。不過以目前的狀況進行分析，利用極大值原理對傳統微生物的發酵過程進行優化控制還沒有達到最理想的效果，在準確度和簡易性方面仍然存在著相關的誤差，所以工作人員需要對這些誤差引起重視，對于極大值原理在微生物發酵過程中應用都要進行創新的研究與分析[2]。

（二）利用非線性系統，對傳統微生物的發酵過程進行優化控制

在二十世紀六十年代提出了非線性系統，非線性系統是幾何理論領域的重要組成部分之一，而在微生物領域，非線性系統也面臨著全新的挑戰和機遇。利用非線性系統能夠對傳統的微生物的發酵工程進行控制和優化，在這個過程中除了對微生物發酵過程的穩定性進行了加強之外，還使微生物的發酵能夠得到更廣泛的應用。將非線性系統運用到微生物的發酵當中來，能夠幫助工作人員建立有效的空間模型，同時通過微分的方式，幫助實現微生物發酵過程的優化控制的目標，從而全方位的對微生物發酵過程中的優勢進行展示。非線性系統在傳統的微生物發酵過程中的運用，確實可以對微生物的發酵進行優化控制，但是工作人員還需要認識到如果想要實現非線性系統在微生物發酵過程中的作用，就要保證非線性系統的有效性，只有有效的非線性系統才能夠進行轉換從而對微生物的發酵過程進行一定的優化控制，從而提高微生物發酵過程的質量[3]。

三、結束語

由上述可以得知，本文對于微生物發酵單位的優化控制模型建構首先進行了簡單的分析，并且由此提出了相關的優化控制的措施。在微生物的發酵過程中，其流程具有一定的復雜性，因此在對微生物的發酵過程進行優化控制的時候，首先就要對微生物發酵過程中構建的模型有一定的了解，對此進行比較全面的研究分析，這樣才能夠確保微生物的發酵單位質量的保障。而除此以外，工作人員也應該對微生物發酵過程中的每一個環節進行重視和檢查，這樣才對微生物發酵的穩定性和適應性進行保證，提高微生物發酵的工作效率。

參考文獻：

[1]朱向東.微生物發酵工藝優化研究進展[J].化工管理，2019 （16）：202+205

[2]貝泓涵.一類微生物發酵中反饋最優控制問題研究[D].大連理工大學，2019

[3]劉凱，提高微生物發酵單位的新優化控制策略[J]山東工業技術，2018 （01）：224.