基于LS-SVM的乙醇浓度软测量在酵母生产中的应用

在酵母生产过程中，乙醇浓度是一个很重要的控制参数，但目前的检测手段多为离线人工测量，不能实现乙醇浓度的测控自动化，是束缚生产效率的重要原因。本文采用最小二乘支持向量机(LS-SVM  )  方法进行回归估计,完成了对乙醇浓度的软测量。试验结果表明基于LS-SVM的软测量方法可以很好地实现乙醇浓度在线自动测量。关键词:  最小二乘支持向量机(LS-SVM);  乙醇浓度;  软测量发酵参数和条件的检测是非常重要的,检测所提供的信息有助于人们更好的理解发酵过程,从而对工艺过程进行改进。发酵过程检测是为了获得给定发酵过程及菌体的重要参数,以便实现发酵过程的优化、模型化和自动化控制[1]。乙醇浓度是酵母生产中的重要控制参数，培养过程中乙醇浓度的变化，一方面可以反映出酵母菌生长的进程，另一方面可以反映出酵母生产中糖液是否流加过量。当乙醇的浓度最小化时,酵母的产量会增长,而乙醇的积累则会对酵母的生产起负面作用。实际生产中要求能够快速、准确地对发酵罐中的乙醇浓度进行测量。传统的乙醇分析方法(如滴定法、蒸馏法、比重法和气相色谱法)能够满足测定要求，但由于是离线分析，需定时取样，操作复杂，耗时长，不能准确地反映发酵过程中的真实情况，且分析人员的工作强度较大。本文采用近年来控制领域涌现的一种新技术——软测量技术，利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法进行回归，估算出发酵过程中的乙醇浓度。结果表明LS-SVM  回归模型具有良好的泛化能力，基于该算法开发的软测量仪表解决了酵母生产中乙醇浓度在线测量的问题。