一种用于多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测方法与流程

本发明创造涉及发酵工程，尤其涉及了一种用于多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测方法。

背景技术：

1、发酵饲料是利用微生物对有机物进行发酵，使其变成易于消化吸收的营养物质，同时还能够提高饲料的营养价值；在水产养殖中，发酵饲料在应用中可以改善水质，?；ど肪?，提高经济效益；然而发酵饲料的营养成分不稳定，会影响水产养殖的生长效果；所以，在大规模生产发酵饲料时需要对制备工艺和质量严格把控，以确保发酵饲料营养成分的稳定性。

2、随着现代工程技术的快速发展，发酵工业生产规模的逐步扩大，对发酵过程的生产率和生产水平也提出了更高要求；目前，提高发酵过程生产水平的研究工作更多的集中在菌种的筛选和改造上，虽然现代生物技术在基因工程和代谢工程领域取得了进步，通过诱发变异、基因重组及培养等手段可以获得高产菌株，但实现发酵过程中产品产量最大、产品质量最优、生产成本最低的最优生产，仍是发酵工程领域的主要研究问题之一，这就需要对生产过程进行实时监测。

3、发酵生产过程操作参数和过程参数较多、动态变化快、时序要求较高，即使较小的参数变化也会使发酵产物的质量受到极大的影响，发酵过程难以精准控制，导致发酵物质量差、生产效率低。

4、因此需要及时掌握生产情况并进行条件优化控制，筛选出最优反应条件，可以降低原料耗费、提高产物质量；而对发酵生产过程进行实时监测可以帮助企业提高生产效率、稳定生产、减少风险和降低成本。

技术实现思路

1、为了解决发酵生产过程难以精准控制，导致发酵物质量差、生产效率低的问题，需要一种实时监测发酵生产过程来优化反应条件的方法，基于上述问题，本发明创造提供了一种用于多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测方法，包括以下步骤：

2、s1、获取多效能发酵有机物的发酵过程信息；

3、s2、根据所述多效能发酵有机物的发酵过程信息进行同步监测处理建立多效能发酵有机物的发酵信息数据库；

4、s3、利用所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库建立多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型；

5、s4、根据所述多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型得到多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测结果。

6、优选的，所述获取多效能发酵有机物的发酵过程信息包括：

7、获取多效能发酵有机物的碳源信息与菌种信息；

8、根据所述多效能发酵有机物的碳源信息与菌种信息分别获取多效能发酵有机物的发酵中间体数据与发酵终产物数据；

9、利用所述多效能发酵有机物的发酵中间体数据与发酵终产物数据作为多效能发酵有机物的发酵过程信息；

10、其中，所述多效能发酵有机物的发酵中间体数据包括发酵中间体对应发酵温度信息、发酵湿度信息和发酵时间信息；所述多效能发酵有机物的发酵终产物数据包括发酵终产物对应发酵温度信息、发酵湿度信息和发酵时间信息。

11、进一步的，根据所述多效能发酵有机物的发酵过程信息进行同步监测处理建立多效能发酵有机物的发酵信息数据库包括：

12、根据所述发酵有机物的过程信息进行实时监测处理得到多效能发酵有机物的实时监测数据；

13、根据所述发酵有机物的过程信息进行同步检测处理得到多效能发酵有机物的同步检测数据；

14、利用所述多效能发酵有机物的实时监测数据与同步检测数据建立多效能发酵有机物的发酵信息数据库。

15、进一步的，根据所述发酵有机物的过程信息进行实时监测处理得到多效能发酵有机物的实时监测数据包括：

16、利用温度传感器实时监测获取制备发酵终产物过程中的温度变化信息；

17、利用湿度传感器实时监测获取制备发酵终产物过程中的湿度变化信息；

18、利用气体传感器实时监测获取制备发酵终产物过程中的气体含量变化信息；

19、根据气体含量变化信息获取对应制备过程中发酵终产物的数据信息；

20、根据发酵终产物的数据信息获取对应制备过程中发酵终产物的湿度变化信息；

21、根据发酵终产物的数据信息获取对应制备过程中发酵终产物的温度变化信息；

22、利用所述温度变化信息、湿度变化信息与气体含量变化信息作为多效能发酵有机物的实时监测数据；

23、其中，发酵终产物的数据信息包括制备发酵终产物过程中碳源消耗量信息、菌种消耗量信息和发酵终产物的生长情况信息。

24、进一步的，根据所述发酵有机物的过程信息进行同步检测处理得到多效能发酵有机物的同步检测数据包括：

25、利用显微技术获取制备发酵终产物过程中的发酵物形态变化信息；

26、利用光谱检测技术定性分析获取制备发酵终产物过程中的发酵物组成成分变化信息；

27、利用色谱检测技术定量分析获取制备发酵终产物过程中的发酵中间体和发酵终产物的动态变化信息；

28、根据发酵物组成成分变化信息获取对应制备过程中发酵终产物的数据信息；

29、根据发酵终产物的数据信息获取对应制备发酵终产物过程中的发酵中间体和发酵终产物的动态变化信息；

30、根据发酵中间体和发酵终产物的动态变化信息得到多效能发酵有机物的同步检测数据。

31、进一步的，利用所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库建立多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型包括：

32、s3-1、利用所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库基于svm算法得到初始训练模型；

33、s3-2、利用所述初始训练模型得到多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型。

34、进一步的，利用所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库基于svm算法得到初始训练模型包括：

35、s3-1-1、利用所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库获取影响多效能发酵有机物制备的发酵信息数据；

36、s3-1-2、以所述多效能发酵有机物的发酵信息数据库中的实时数据与历史数据为训练集，以所述影响多效能发酵有机物制备的发酵信息数据为验证集，基于svm进行训练得到初始训练模型。

37、进一步的，利用所述初始训练模型得到多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型包括：

38、利用所述验证集输入初始训练模型得到初始输出结果；

39、判断所述初始输出结果与验证集对应子集是否对应，若是，则输出初始训练模型作为多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型，否则，则利用非对应的验证集对应子集作为更新的训练集，并返回s3-1-2。

40、进一步的，根据所述多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型得到多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测结果包括：

41、s4-1、利用所述多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型基于遗传算法获取多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据；

42、s4-2、利用所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据得到多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测结果。

43、进一步的，利用所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据得到多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测结果包括：

44、s4-1-1、利用所述多效能发酵有机物的发酵物功能输出模型输出影响多效能发酵有机物制备的关键发酵条件信息数据；

45、s4-1-2、基于遗传算法对所述关键发酵条件信息数据进行筛选，获取多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据；

46、其中，所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据包括最优的发酵温度、发酵湿度、发酵时间、菌种最优添加量、原料最优组合及最优配比；

47、s4-2-1、利用所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据获取多效能发酵有机物终产物信息；

48、s4-2-1-1、按所述多效能发酵有机物的优化发酵条件进行发酵，制备出多效能发酵有机物终产物。

49、s4-2-2、根据多效能发酵有机物终产物信息获取多效能发酵有机物质量评估结果；

50、s4-2-2-1、对多效能发酵有机物终产物进行组成成分检测验证其是否为所需要的多效能发酵有机物，若是，则执行s4-2-2-2，否则，则多效能发酵有机物质量评估结果为差；

51、s4-2-2-2、利用条件优化前制备的发酵有机物的质量和产量信息作为标准，进行定性定量分析检测，得到多效能发酵有机物质量评估结果；

52、s4-2-3、利用所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据得到生产评估结果；

53、s4-2-3-1、利用所述多效能发酵有机物的优化发酵条件信息数据获取生产信息；

54、s4-2-3-2、利用发酵条件优化前的生产信息作为标准得到生产评估结果；

55、其中，生产信息包括生产成本信息、生产效率信息及生产风险信息；

56、s4-2-4、利用多效能发酵有机物质量评估结果和生产评估结果作为多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测结果。

57、本发明创造的优点在于：

58、本发明提供了一种用于多效能发酵有机物制备工艺的同步优化监测方法，

59、通过对发酵生产过程进行实时监测，及时掌握发酵工艺中的生产情况并优化发酵条件，可以实现发酵产品产量最大、产品质量最优、生产成本最低，生产效率最高的最优生产工艺。