遗传算法在丁二酸发酵动力学模型中的应用.pdf

第27卷第3期
计算机仿真
2010年3月
文章编号:1006-9948(2010)03-0193-05
遗传算法在丁二酸发酵动力学模型中的应用
毛磊,张漫',姜岷,陈可泉2
(1.南京工业大学自动化学院,江苏南京210009;2南京工业大学制药与生命科学学院,江苏南京210009)
摘要:丁二酸是一种重要的化工原料,应用领域广泛。现阶段有关丁二酸发酵的研究重点集中在菌种选育和发酵工艺改良,
而丁二酸发酵过程的模型化研究可以为工艺放大提供必要的基础数据。在对文献中已有的丁二酸发酵过程动力学模型做
进一步探讨的基础上,对模型的结构做适当调整,并将遗传算法应用于该动力学模型的参数优化。结果表明,遗传算法能进
步提高模型计算值与丁二酸发酵实验测量值的吻合程度,可以有效地解决发酵动力学模型这类复杂的非线性函数的参数
优化问题,优于单纯形法。遗传算法进行参数优化得到的动力学模型能较好地模拟丁二酸发酵过程。
关词:丁二酸发酵过程;动力学模型;遗传算法;参数优化
中日分类号:TP391.9文献标识码:A
Genetic Algorithm Applied in the Kinetic Models for
fermentation of Succinic Acid
MAO Lei, ZHANG Shi , JLANG Min, CHEN Ke-quan
( 1. Colege of Automation, Nanjing University of Technology, Nanjing Jiangsu 210009, China
2. College of Life Science and Pharmaceutical Engineering, Nanjing University of Technology
Nanjing Jiangsu 210009, China)
ABSTRACT: As an important material widely used in many areas, succinic acid plays a significant role in chemical
industries. The main research of the fermentation process of succinic acid fuses on the breeding of succinic acid and
the improvement of the fermentation technology at the present stage. Whereas, the study of the modeling for the fer
men ation prcess of succinic ai an ve asic a for e industralization of the fermentation technol
Based on the further discussion of kinetic moels for he fermentation process of succinic acid proposed by other re-
searches, the stucture of the model was modified properly and genetic algorithm was applied in the optimization of
kinetic parametens. The results indicates that the consistence of cal ulated and experimental data is improved. Genet
ic algorithm can be used to solve the optimization of kinetic parameters of the complex nonlinear problem effectively
With the optimized model parametes, the kinetic models can provide reasonable simulation of the fermentati
process of succinic acid
KEYWORDS: Fermentation process of succinic acid Kinetic models; Genetic ag hm; Optimization of parameter
1引官
越来越多的国家的重视,成为全球研究的热点]。
丁二酸( Succinic acid),又称琥珀酸,是生物炼制产品工
近年来,国内外的科研人员在丁二酸菌种选育和发酵培
程中重要的碳四平台化合物,可以作为很多重要的中间产物养条件优化等方面开展了大量的研究。姜岷,陈可泉等从
和专业化学制品。在食品、医药、生物可降解塑料和动植物瘤胃中筛选到一株高产丁二酸生产菌株,将其命名为产琥珀
生长刺激物等领域丁二酸也有广泛的应用前景。传统生酸放线杆菌NI13,并已申清了国家发明专利。但相比于
产方法采用的是从丁烷经顺丁烯二酸通过电解产生,生产其它生物发酵过程所做的工作,有关丁二酸发酵动力学模型
污染大且依赖于化石资源,严重制约了丁二酸这一大宗化学方面的研究却很少有报道。韩瑞峰,张永奎等运用遗传算
品的发展潜力。随着世界石油资源日益桔竭和生物法制备法解决了费托合成反应动力学模型的参数优化问题,模型拟
丁二酸的技术进步,利用生物转换法大规模生产丁二酸引起
合效果良好。高歌和罗金生?利用遗传算法对苯热裂解脱
氢反应及产赖氨酸分批发酵动力学模型参数进行了优化,模
收稿日期:2009-01-31
型计算值与实验值吻合较好,为赖氨酸分批发酵过程的优化
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万方数据