细纱机前区压力棒牵伸的效果及工艺优化

机械优化设计在matlab中的应用 东南大学机械工程学院** 一优化设计目的： 在生活和工作中，人们对于同一个问题往往会提出多个解决方案，并通过各方面的论证从中提取最佳方案。最优化方法就是专门研究如何从多个方案中科学合理地提取出最佳方案的科学。由于优化问题无所不在，目前最优化方法的应用和研究已经深入到了生产和科研的各个领域，如土木工程、机械工程、化学工程、运输调度、生产控制、经济规划、经济管理等，并取得了显著的经济效益和社会效益。 二优化设计步骤： 1.机械优化设计的全过程一般可以分为如下几个步骤： 1)建立优化设计的数学模型； ' 2)选择适当的优化方法； 3)编写计算机程序； 4)准备必要的初始数据并伤及计算； 5)对计算机求得的结果进行必要的分析。 其中建立优化设计数学模型是首要的和关键的一步，它是取得正确结果的前提。优化方法的选取取决于数学模型的特点，例如优化问题规模的大小，目标函数和约束函数的性态以及计算精度等。在比较各种可供选用的优化方法时，需要考虑的一个重要因素是计算机执行这些程序所花费的时间和费用，也即计算效率。 2.建立数学模型的基本原则与步骤 ①设计变量的确定； 设计变量是指在优化设计的过程中，不断进行修改，调整，一直处于变化的参数称为设计变量。设计变量的全体实际上是一组变量，可用一个列向量表示： - x=。 ②目标函数的建立； 选择目标函数是整个优化设计过程中最重要的决策之一。当对某以设计性能有特定的要求，而这个要求有很难满足时，则针对这一性能进行优化会得到满意的效果。目标函数是设计变量的函数，是一项设计所追求的指标的数学反映，因此它能够用来评价设计的优劣。 目标函数的一般表达式为： f(x)=，要根据实际的设计要求来设计目标函数。 ③约束条件的确定。 一个可行性设计必须满足某些设计限制条件，这些限制条件称为约束条件，简称约束。 由若干个约束条件构成目标函数的可行域，而可行域内的所有设计点都是满足设计要求的，一般情况下，其设计可行域可表示为 …

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/e817845179.html, 微生物发酵工艺优化研究进展 作者：张锐 来源：《海外文摘·学术》2017年第03期 摘要：近些年，在有关技术领域中微生物的发酵技术已得到了非常广泛的应用，特别在医药行业内应用此种技术十分普遍。微生物科技发展非常快，因此，人们也有不断深入的研究微生物的发酵工艺。为此，本文对影响微生物发酵的培养条件和培养基进行了分析，又对优化微生物发酵工艺的办法进行了讨论研究，为微生物工程的发展提供参考价值。 关键词：发酵工艺；微生物；培养条件；工艺优化；培养基 中图分类号：TQ920.6 文献标识码：A 文章编号：1003-2177（2017）03-0058-02 1 微生物发酵受培养基的影响 微生物在进行生长、代谢时，培养基能供给微生物发酵所需要的能量与营养物质，对合成发酵产物的效率和产品的质量保障来讲有着重要意义。在进行微生物发酵时，因其发酵条件与菌种的差异和不同的发酵阶段，需要培养基的成分也不同。一般情况下，微生物生长需要的营养要素有生长因子，碳源，无机盐和氮源四类。 1.1 选择氮源与碳源作发酵的培养基 氮源为微生物提供含氮的有机物与蛋白质，并且，还是合成含氮产物的参与者。氮源主要是有机氮源与无机氮源两种，如豆粉，氨盐，蛋白胨与硝酸盐等。碳源能够为微生物提供能量来源，形成产物和构建细胞。碳源的形式有油脂，多糖，单糖，天然复合物，双糖等，如豆油，葡萄糖，淀粉与蔗糖等。选择发酵的培养基中要有均衡的碳源与氮源比，确保其菌体能够正常生长，而且还有利于合成产物的速率。 1.2 无机盐对发酵培养基的影响 微生物的生长和生成的代谢产物都与无机盐有关重要关系。微生物在进行生长代谢时，构成的辅酶中有磷的参与，它是构成微生物生长，代谢的重要因素。有些菌种的发酵产物中包含磷酸根，因此在进行培养基发酵时，添加很多的磷酸盐，这利于产物快速合成。在微生物发酵中钙离子对细胞的生理状况起到了调节作用，例如，使细胞膜的通透性降低，维持细胞状态等。很多酶都用镁来作催化剂。微生物生长所需微量元素有很多，如，钴，铁，锌，锰等。经研究证明，枯草芽孢杆菌的生长中需要锰离子的参与，在发酵培养基中添加适量的氯化锰，可以提升枯草芽孢杆菌生成的发酵物中抑菌物质的活性。 2 微生物发酵受培养条件的影响

工业发酵进展

微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。

3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法

平面连杆机构优化设计 一、问题描述 平面连杆机构是由所有构件均由低副连接而成的机构，四杆机构是最常用的平面连杆机构。一般情况下，四杆机构只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，精确设计较为复杂。在四杆机构中，若两连架杆中的一个是曲柄，另一个是摇杆，则该机构为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。 设计一曲柄摇杆机构(如图1所示)。已知曲柄长度l 1=100mm ，机架长度l 4=500mm 。摇杆处于右极限位置时，曲柄与机架的夹角为φ0，摇杆与机架的夹角为ψ0。在曲柄转角φ从φ0匀速增至φ0+90°的过程中，要求摇杆转角()200π 32 ??ψψ-+ =。为防止从动件卡死，连杆与摇杆的夹角γ只允许在45°~135°范围内变化。 图1 机构运动简图 二、基本思路

四杆机构的设计要求可归纳为三类，即满足预定的连杆位置要求、满足预定的运动规律要求、满足预定的轨迹要求。本案例中，要求曲柄作等速转动时，摇杆的转角满足预定运动规律()00E π 32 ??ψψ-+ =。优化设计时，通常无精确解，一般采用数值方法得到近似解。本案例将机构预定的运动规律与实际运动规律观测量之间的偏差最小设为目标，由此建立优化设计数学模型，并运用MATLAB 优化工具箱的相关函数进行求解。 三、要点分析 优化设计数学模型的三要素包括设计变量、目标函数和约束条件。依次确定三要素后，编写程序进行计算。 1.设计变量的确定 通常将机构中的各杆长度，以及摇杆按预定运动规律运动时，曲柄所处的初始位置角φ0列为设计变量，即 T 04321T 54321)()(?l l l l x x x x x ==X (1) 考虑到机构各杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，因此在计算可取l 1为单位长度，而其他杆长则按比例取为l 1的倍数。若曲柄的初始位置对应摇杆的右极限位置，则φ0及ψ0均为杆长的函数，即 4 212 32 42210)(2)(cos arc l l l l l l l +-++=?(2)

细纱机 细纱机的主要作用：纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细纱、管纱。 细纱机的组成：各种细纱机基本上都由喂入机构、牵伸机构、加拈和卷绕机构、各传动装置组成。细纱机的主要部件毛条架、摇架、罗拉（三组）、纲领板、导纱钩、气圈环、锭子、负压装置和传动转动装置。摇架上有皮辊、皮夹和加压装置。传动装置包括罗拉传动、纲领板传动以及锭子传动。 牵伸机构的主要元件１、牵伸罗拉２、胶辊３、胶圈４、销子５、集合器６、隔距块牵伸机构的加压装置加压装置的类型有：１、重力加压２、磁性加压３、弹簧加压４、气动加压 细纱机的牵伸工艺配置１、自由区长度 a （１）定义：上销或下销前缘到前钳口的距离。（２）a对牵伸的影响：a小时，皮圈钳口对纤维的控制能力强，纤维变速点向前钳口集中有利于成纱条干均匀；a过小，牵伸力太大，易出硬头。（３）选择依据：纤维长度、整齐度；纺棉：a＝11—14mm；棉型化纤：a=12-16mm；中长化纤：a=14-18mm。（４）调整方法：改变罗拉隔。２、皮圈钳口隔距 d （１）定义：在没有纱条通过时，皮圈钳口处上销与下销间的距离。（２）d对牵伸的影响：（３）d的确定：根据细纱特数的大小而定（见表１），一般为2.5－4.5mm。３、后区牵伸倍数（１）种类：有两类工艺路线可供选择第一类工艺路线：后区牵伸倍数较小，在1.02-1.5倍；它以可分为针织工艺路线（牵伸在1.02-1.2）和机织工艺路线（牵伸在1.2-1.5）。第二类工艺路线：后区牵伸倍数较大，在2-3倍。（２）选择第一类工艺路线：适用于一般情况。第二类工艺路线：适用于①粗纱的均匀度很好、②纤维整齐度好、③总牵伸倍数大、④细纱质量无细纱机牵伸装置的类型１、ＳＫＦ牵伸２、Ｖ型牵伸３、R2P牵伸４、ＨＰ牵伸 细纱的加捻过程（一）加捻卷绕过程１、细纱的加捻２、细纱的卷绕（二）细纱捻系数与捻向的选择１、细纱捻系数的选择捻系数越大，细纱捻度越大，细纱强力越高，细纱断头越少，但手感发硬，细纱产量越低。细纱捻系数应根据产品用途及细纱的质量要求而定。经纱与纬纱：经纱因在织造过程中承受张力与摩擦，强力要求高，捻系数需大些；纬纱在织造过程中承受张力较小，过大的数易出现纬缩疵点，捻系数应小些。一般同特数相比经纱比纬纱高10-15%。针织用纱的捻系数低于机织用纱，一般与接近于纬纱的捻系数。因为一般针织物要柔软。细纱的越细时，则捻系数应偏小。因纱细时，纤维根数少，强力低。一般捻系数在330-400。２、细纱捻向的选择：一般选用Z捻，在化纤混纺时，为了使织获得不同的风格，常使用不同的捻向。 细纱机加捻卷绕元件 1、锭子（1）作用：带动筒管转动。是加捻卷绕的主要元件。（2）对锭子的要求：①振动要小，以适当高速；一般要求空锭振幅小于0.08mm。满纱振幅小于0.04mm。②动力消耗小，噪音要低。③结构简单，便于维修与保养。④使用寿命长。（３）锭子结构：由以下几部分组成①锭杆：顶部与筒管相配合；下部与锭油杯相配合；中部安装锭盘。②锭盘：是锭子的传动件，由锭带传动。③锭脚：是锭子的支承。④锭钩：防止锭子上跳，拔管时不让锭杆拔出。 2、筒管（１）作用：卷绕纱线；通过纱线带动钢丝圈转动。（２）分类：按用途分：经纱和纬纱按材料分：木质管：造价高，结构不太均匀，

并条机的牵伸型式及工艺配置一．并条机的牵伸型式并条机的牵伸型式经历了从连续牵伸和双区牵伸到曲线牵伸的发展过程。其牵伸型式、牵伸区内摩擦力界布置越来越有利于对纤维的控制。尤其是新型压力棒牵伸，使牵伸过程中纤维变速点分布集中，条干均匀，品质好。 （一）三上四下曲线牵伸三上四下曲线牵伸是在四罗拉双区牵伸型式上发展而来的。如图５－４－１所示。它用一根大皮辊骑跨在第二、三罗拉上，并将第二罗拉适当抬高，使须条在中区呈屈曲状握持，须条在第二罗拉上形成包围弧，对纤维控制作用较好。但在前区，由于须条对前皮辊表面有一小段包围弧，在后区须条在第三罗拉表面有一段包围弧，称为“反包围弧”，使两个牵伸区前钳口的摩擦力界增强，并向后扩展，虽然加强了前钳口对纤维的控制，但易引起纤维变速点分散后移，影响条干质量。 （二）新型牵伸型式各种新型并条机其牵伸装置的特点是：（１）在加大输出罗拉直径条件下，通过上下罗拉的不同组合，或采用压力棒等附加摩擦力界装置，以缩小主牵伸区的罗拉握持距，适应较短纤维的加工。（２）在主牵伸区中，须条必须沿上下罗拉公切线方向进入钳口，尽量避免在前罗拉上出现反包围弧，否则，会增加前钳口处的摩擦力界向牵伸区扩展，使纤维提前变速，且变速点分散。 １．压力棒曲线牵伸压力棒牵伸是目前高速并条机上广泛采用的一种牵伸机构，在主牵伸区放置压力棒，增加了牵伸区中部的摩擦力界，有利于纤维变速点向前钳口靠近且集中。根据压力棒与须条的相对位置，压力棒牵伸可分为下压式和上托式两种。 （１）下压式压力棒即压力棒在上须条在下，这种牵伸装置是当前高速并条机上采用最广泛的一种牵伸型式，在主牵伸区中装有压力棒，它是一根半圆辊或扇形棒。它的弧形边缘与须条接触并迫使须条的通道成为曲线。压力棒的两端，用一个鞍架套在中胶辊的轴承上，使压力棒中胶辊连结为一个整体，并可绕中胶辊的中心摆动。在机器运转时，压力棒被

发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统 至于装液量的问题，应该从以下几个方面考虑： 1、保持在你所需要的转速培养情况下（尤其是在后期，菌丝很多时，转速很高时），不能让发酵液把你的塞子湿掉，容易造成染菌。 2、装液量的体积在消毒过程中，不能因为沸腾把塞子湿掉，或者跑出三角瓶，装液量太多会出现这样的情况。很容易染菌。 3、根据你的菌种的情况和发酵液的粘度，需要的混匀程度等等方面也要考虑。 4、建议你做一个梯度试验（40－50－60－70－80等）就可以找到你所需要的装液量。 关于剩余空气的排除在灭菌完毕后（100度左右），立刻用盖子或者其他的用品把你的培养摇瓶盖好，有时候这么点空气根本对兼性厌氧发酵没有什么影响，如果你的菌种要求很严的话，最好用干冰加入已经灭菌的空摇瓶后，立刻用其他的样品培养基分装即可。当然也可以用氮气。最好是二氧化碳。 你可以再查查看是否有其他的方法，我说的也不完全。！！

CD 18.2 tex 细纱工艺设计 设计步骤 ◆分析细沙机技术性能 ◆配置细沙机主要工艺参数 1.分析细纱机技术性能 本组选择的细纱机的型号是FA506，其主要技术特征见表格。 试纺纤维长度（mm）65mm以 下棉、化 纤及混 纺 锭距（mm）70 每台锭数 （锭） 384-516 牵伸形式三罗拉长短皮圈牵伸（倍）10-50 罗拉直径（mm）25 每节罗拉锭数6 罗拉加压方式 弹簧摇架加压，气压摇 架加压 最大罗拉中心距（m m）前- 后 143 纲领直径（mm）35,38,42,45 前- 中 43 升降动程（mm）155,180,205 锭子型号JWD32 锭速（r/min）12000-18000 满纱最小 气圈高度 （mm） 85 锭带张力盘单、双张力盘 捻向Z,Z或S 粗纱卷装尺寸 （mm）直径*长 度 152*406 粗纱架单层六 列吊锭 自动机构 PLC控制，中途关机适 位制动，中途落纱纲领 板自动下降适位制动， 满管纲领板自动下降适 位制动，开机低速生头， 开机前纲领板自动复

位，落纱前自动接通落纱电源，工艺参数显示 新技术 可配变 频调速， 可配竹 节纱装 置，可配 包芯纱 装置 主要制造厂 中国纺织集团经纬股份 有限公司榆次分公司 2.配置细纱技术工艺参数 （1）总牵伸与牵伸分配 纺18.2tex纱，考虑总牵伸在35倍左右；加工针织用纱，后区牵伸一般为1.04～1.30倍，通常情况下偏小为宜，本设计取1.1倍。（2）罗拉中心距 采用三罗拉长短皮圈牵伸，握持距的影响因素很多，主要以纤维品质长度而定，一般用经验公式计算。 前区中心距45 依据上销长度33mm，浮游区长度12mm，前区中心距=上销长 后区中心距58 后区中心距：机织用纱 44-58mm，针织用纱48-60mm （3）罗拉加压 皮辊加压选择137N/双锭×98N/双锭×122N/双锭。 （4）皮圈钳口隔距 隔距块厚度选择2.5mm .（5）锭速选择

平面连杆机构的优化设计 【教学目标】 1.了解连杆机构优化设计的一般步骤 2.掌握连杆机构优化设计的方法 【教学重点】 1.掌握连杆机构优化设计的方法 【教学难点】 1.掌握连杆机构优化设计的方法 【教学准备】 多媒体课件、直尺、圆规。 【教学过程】 一、以工程实际案例引入课题 实例1：飞机起落架（结合最近美国波音飞机频繁失事的新闻） 实例2：汽车雨刮器 说明：平面连杆机构的实用在生产生活中随处可见，是机械设计当中常见的一种机构。 二、定义回顾 【提问】平面四杆机构的基本形式有哪些？ 【预设】机械原理是本科第四学期的课程，学生可能记不全，要引导性地带大家回忆。 【答案】曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构 三、回顾以前所学习的连杆机构设计方法，对比引入优化设计。 新课教授 一、曲柄摇杆机构再现已知运动规律的优化设计

1.设计变量的确定 决定机构尺寸的各杆长度，以及当摇杆按已知运动规律开始运动时，曲柄所处的位置角φ0 为设计变量。 [][] 1234512340T T x x x x x x l l l l ?== 考虑到机构的杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，因此在计算时常l 1=1 ， 而其他杆长按比例取为l 1 的倍数。 ()()22212430124arccos 2l l l l l l l ???++-=??+???? ()221243034arccos 2l l l l l l ψ??+--=?????? 经分析后，只有三个变量为独立的： [][] 123234T T x x x x l l l == 2.目标函数的建立 目标函数可根据已知的运动规律与机构实际运动规律之间的偏差最小为指标来建立，即

发酵工艺优化---现代发酵工业调控策略 发布日期：2010-04-10 来源：[标签:来源] 作者：[标签:作者] 浏览次数：716 发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在 发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH 值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在生物反应器内，使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，以提高目的产物的得率。在发酵放大实验中，一般都很注重寻找最佳的培养基配方和最佳的温度、pH值、溶氧等参数，但往往忽视了细胞代谢流的变化。例如：在溶解氧浓度的测量与控制时，关心的是最佳氧浓度或其临界值，而不注意细胞代谢时的摄氧率；用氨水调节pH值时，关心的是最佳pH值，却不注意添加氨水时的动态变化及其与其他发酵过程的参数的关系，而这些变化对细胞的生长代谢却非常重要。基于此，华东理工大学的张嗣良提出了“以细胞代谢流分析与控制为核心的发酵工程学”的观点。他认为，必须高度重视细胞代谢流分布变化的有关现象，研究细胞代谢物质流与生物

发酵工艺优化 发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统

发酵工艺条件的优化集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

发酵工艺条件的优化 发酵优化对于搞发酵的工作者而言是非常必需的，下面结合其他战友的一些经验之谈引出此专题，希望大家踊跃讨论，以其提高发酵水平和解决实际问题。 发酵工艺的优化在发酵行业起到很大的作用,尤其是在发酵生产中,它是提高发酵指标的一项非常,有用的技术手段.同时也是搞发酵行业的人的必备知识要求之一,借此我想通过和大家交流共同提高发酵方面的知识水平.发酵工艺优化方法与思路:发酵工艺优化的方法有很多,它们之间不是孤立的,而是相互联系的。在一种发酵中,往往是多种优化方法的结合,其目的就是发酵是细胞大规模培养技术中最早被人们认识和利用的。发酵技术在医药、轻工、食品、农业、环保等领域的广泛应用，使这一技术在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在生物反应器内，使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，以提高目的产物的得率,在发酵放大实验中，一般都很注重寻找最佳的培养基配方和最佳的温度、pH值、溶氧等参数，但往往忽视了细胞代谢流的变化。例如：在溶解氧浓度的测量与控制时，关心的是最佳氧浓度或其临界值，而不注意细胞代谢时的摄氧率；用氨水调节pH值时，关心的是最佳pH值，却不注意添加氨水时的动态变化及其与其他发酵过程的参数的关系，而这些变化对细胞的生长代谢却非常重要。 注意:大家可以从以下各个方面进行交流.尽量能够分类进行叙述,我总结了以下几累,也不是很全,当然从其他的方面进行交流也可以,但是希望你注明附加说明!!!谢谢大家的参与!!!!!!!!!一. 好氧发酵1. PH 工艺的优化2. 溶氧工艺的优化3.原材料工艺的优化4.消毒(灭菌)工艺的优化5.菌种制备工艺的优化6.小试到中试,中试到生产等扩大实验的工艺优化7.成本工艺优化8.种子罐工艺的优化9.发酵罐工艺参数控制的优化10.仪表控制的工艺优化11.环境的工艺优化12.染菌处理的工艺优化13.紧急情况处理的工艺优化(停电\停水\停气\停汽等)14.补料工艺的优化15.倒种工艺的优化16发酵设备的工艺优化17.其他的工艺优化 二. 厌氧工艺的优化三.固体发酵的工艺优化四.其他1. PH工艺的优化A.配料中的PH 很重要,其中有配前PH,配后PH,消前PH,消后PH,接种前PH,工艺控制PH等,配前PH,配后PH,可以用来检测厡材料的质量,初步估计配料的情况,如果出了错误,有时候可以从PH中的变化看出来,能够减少错误的发生.B.另外,每次有新的配方我们总是要用PH方法检测其中的每种厡材料是否会和其他的发生反应,可以互相两两混合,检测PH的变化,也可以用来作为配微量元素的检测.C.消前PH可以用来减少消毒过程对培养基的破坏,因为培养基在消毒中会有PH的变化,在不同的PH条件下对培养基破坏也不一样,因此可以在消毒的时候选择合适的PH,消毒完后可以调节过来,这样一来可以对PH敏感的一些原材料减少破坏,这种方法在生产中已经取得了初步的成绩,提高了指标.D.工艺控制的PH,在发酵的产抗期间,通过在不同的发酵时间调整不同的P H,可以减少杂质的产生,同时还可以缓解溶氧,比如在头孢发酵中,通过在后期调整PH可以减少DCPC的含量,给提取工序带来很大的好处,E.补料罐通过PH的调节可以更好的通过流加物料而不影响发酵.(部分发酵在不同时期的PH有所不同,所以通过补料罐的调整可以对发酵指标有所提高)F.发酵过程中的PH调节可以通过各种方法,不一定要添加氨水和氢氧化钠,可以添加玉米桨等其他的物料来进行调节.G.控制放罐时的PH可以对后面的过滤有所影响,所以一定要控制好放罐前的PHH.绘制种子瓶和种子罐以及发酵罐等整个发酵过程的PH生长曲线,可以用来参考控制工艺,检测无菌情况的发生.A. 华东理工大学的张嗣良提出了“以细胞代谢流分析与控制为核心的发酵工程学”的观点。他认为，必须高度重视细胞代谢流分布变化

棉纺工艺流程 清棉工序 1．主要任务 （1)开棉： 将紧压的原棉松解成较小的棉块或棉束，以利混合、除杂作用的顺利进行； (２）清棉：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。（3)混棉:将不同成分的原棉进行充分而均匀地混和，以利棉纱质量的稳定。 （４）成卷：制成一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。2.主要机械的名称(1)混棉机械 （1)自动抓包机，由于某种原因1-2只打手和抓棉小车组成，抓取平台上多包混合的原棉,用气流输送到前方，同时起开棉作用。 (2)棉箱机械：棉箱除杂机（高效能棉箱，A006Ｂ等）继续混合,开松棉块,清除棉籽、籽棉等较大杂质,同时控制好原棉的输送量。 (3）43号棉箱(A092)，开松小棉块，具有较好的均棉、松解作用。 (4)打手机械： ①毫猪式开棉机（A036),进行较剧烈的开棉和除杂作用,清除破籽等中等杂质。②直立式开棉机具有剧烈的开棉和除杂作用，但易损伤纤维，产生棉结。目前清花在流程中一般都不采用(一般可作原料予以处理

或统破籽处理之用）。③A035混开棉机,兼具棉箱机械和打手机械的性能,且有气流除杂装置,有较好的混棉、开棉和除杂作用。④单程清棉机（A076等)对原棉继续进行开松、梳理，清除较细小的杂质，制成厚薄均匀、符合一定规格重量的棉卷。 梳棉工序 1.主要任务 (１)分梳：将棉块分解成单纤维状态，改善纤维伸直平行状态。（2）除杂：清除棉卷中的细小杂质及短绒。 (3）混合:使纤维进一步充分均匀混合。 （4)成条:制成符合要求的棉条。 2.主要机械名称和作用： (1）刺辊：齿尖对棉层起打击、松解作用,进行握持分梳，清除棉卷中杂质和短绒,并初步拉直纤维。齿尖将纤维带走，并转移给锡林。 (2)锡林、盖板 ①将经过刺辊松解的纤维进行自由分流，使之成为单纤维状态，具有均匀混合作用。②除去纤维中残留的细小杂质和短绒。③制成质量较好的纤维层,转移给道夫。 (3)道夫： ①剥取锡林上的纤维，凝聚成较好的棉网。②通过压辊及圈条装置，制成均匀的棉条。

案例3 平面连杆机构优化设计 一、问题描述 平面连杆机构是由所有构件均由低副连接而成的机构，四杆机构是最常用的平面连杆机构。一般情况下，四杆机构只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，精确设计较为复杂。在四杆机构中，若两连架杆中的一个是曲柄，另一个是摇杆，则该机构为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动。 设计一曲柄摇杆机构(如图1所示)。已知曲柄长度l 1=100mm ，机架长度l 4=500mm 。摇杆处于右极限位置时，曲柄与机架的夹角为φ0，摇杆与机架的夹角为ψ0。在曲柄转角φ从φ0匀速增至φ0+90°的过程中，要求摇杆转角()200π 32 ??ψψ-+ =。为防止从动件卡死，连杆与摇杆的夹角γ只允许在45°~135°范围内变化。 图1 机构运动简图 二、基本思路 四杆机构的设计要求可归纳为三类，即满足预定的连杆位置要求、满足预定的运动规律要求、满足预定的轨迹要求。本案例中，要求曲柄作等速转动时，摇杆的转角满足预定运动规律()00E π 32 ??ψψ-+ =。优化设计时，通常无精确解，一般采用数值方法得到近似解。本案例将机构预定的运动规律与实际运动规律观测量之间的偏差最小设为目标，由此建立优化设计数学模型，并运用MA TLAB 优化工具箱的相关函数进行求解。 三、要点分析 优化设计数学模型的三要素包括设计变量、目标函数和约束条件。依次确定三要素后，编写程序进行计算。

1.设计变量的确定 通常将机构中的各杆长度，以及摇杆按预定运动规律运动时，曲柄所处的初始位置角φ0列为设计变量，即 T 04321T 54321)()(?l l l l x x x x x ==X (1) 考虑到机构各杆长按比例变化时，不会改变其运动规律，因此在计算可取l 1为单位长度，而其他杆长则按比例取为l 1的倍数。若曲柄的初始位置对应摇杆的右极限位置，则φ0及ψ0均为杆长的函数，即 4 212 32 42210)(2)(cos arc l l l l l l l +-++=? (2) 4 32 32 422102)(cos arc l l l l l l --+=ψ (3) 因此，设计变量缩减为3个独立变量，即 T 432T 321)()(l l l x x x ==X (4) 2.目标函数的建立 以机构预定的运动规律观测量ψE i 与实际运动规律观测量ψi 之间的偏差平方和最小为指标来建立目标函数，即 min )()(1 2E →-=∑=m i i i f ψψX (5) 式中，m 为输入角的等分数；ψE i 为预期输出角，ψE i=ψE (φi )；ψi 为实际输出角。由图2可知： ? ? ?<≤+-<≤--=)π2π(π) π0(πi i i i i i i ?βα?βαψ (6) 32 22322arccos l l l i i i ρρα-+= (7) 42 12422arccos l l l i i i ρρβ-+= (8) i i l l l l ?ρcos 2412421-+= (9)

细纱工艺 一、细纱工序的任务 1.牵伸：将粗纱牵伸到所要求的特数。 2.加捻：给牵伸后的纱条加上一定的捻度，使之具有一定的强力、弹性和光泽。 3.卷绕：卷绕成管纱，便于运输和后加工。 二、细纱工艺设计概要 在确定细纱工艺时，应考虑以下一些方面。 (1)细纱机在向大牵伸方间发展。为了加大细纱机的牵伸倍数，可采用不同的牵伸机构．改善在牵伸过程中对须条的控制，合理确定牵伸工艺，获得理想的效果。在加压形式上，目前大多采用弹簧摇架加压和气动加压。在加大细纱机的牵伸倍数、缩短前纺工序和减少并合数的同时，必须注意改进喂入半制品的质量。 (2)细纱捻度直接影响成纱的强力、捻缩、伸长、光泽和毛羽、手感，而且捻度对细纱机的产量和用电等经济指标的关系很大，因此，必须全面考虑，合理选择捻系数。 (3)在加强机械保全保养工作的基础上，保证最大限度地提高车速，选择合适的钢领、钢丝圈、筒管直径和长度等。 (4)加大细纱管纱卷装可以有效地提高劳动生产率。在确定管纱卷装时，应考虑最大限度地增加卷绕密度，但必须使络筒时发生的脱圈现象减少到最低限度，否则会降低劳动生产率。 三、细纱牵伸工艺 (一)细纱总牵伸倍数 在保证和提高产品质量的前提下，提高细纱机的牵伸倍数，在经济上获得较大的效益。目前细纱机的牵伸倍数一般在30—50倍。总牵伸倍数的能力首先决定于细纱机的机械工艺性能，但总牵伸倍数也因其他因素而变化。当所纺棉纱线密度较粗时，总牵伸能力较低；当所纺棉纱线密度较细时，总牵伸能力较高；在纺精梳棉纱时，由于粗纱均匀、结构较好、纤维伸直度好、所含短绒率也较低，牵伸倍数一般可高于同线密度非精梳棉纱；纱织物和线织物用纱的牵伸倍数也可有所不同，这是因为单纱经并线加捻后，可弥补若干条干和单强方面的缺陷，但也必须根据产品质量要求而定。总牵伸倍数过高，产品质量将恶化，棉纱条干不匀率和单强不匀率高，细纱机的断头率也增高。但总牵伸倍数过小，对产品质量未必有利，反而增加前纺的负担，造成经济上的损失。 (二)前区的牵伸工艺 国内细纱牵伸装置的前区都采用双胶圈牵伸，其工艺配置、牵伸能力与纺出细纱的质量关系密切，现将各影响的因素分述如下： 1．浮游区长度：纺制精梳棉纱或涤棉混纺纱时，由于纤维长度长，纤维整齐度好，短纤维少，浮游区长度过小会引起牵伸力剧增，带来前钳口难以满足的过高要求，反而造成不良后果。缩小浮游区长度的措施，可以采用双短胶圈，减小销子前缘的曲率半径，选用较小的钳口隔距和较薄较软的胶圈等。弹簧摆动销的浮游区长度一般可收小到12mm左右。

FA506细纱机的生产工艺实践 杨蓓红（南通第三棉纺织厂） 我厂于2000年12月购买山西经纬纺织机械厂的FA506型细纱机22台，通过一段时间的使用，熟悉了该机的机械性能、工艺性能和其配套状况。FA506型细纱机纺纱适应性广，工艺部件设计合理，设备性能可靠，成纱质量稳定，特别是在降低成纱条干CV％值方面显得尤为突出。 一、FA506型细纱机的特点 FAS06型细纱机全机齿轮统一采用两个模数的钢齿轮，齿轮传动精度高，有利提高纺纱质量、齿轮、凸轮等运动表面采用自动滴油装置，运转时无需人工加油，减少保全保养工作，导纱板升降采用位叉延时结构，导纱板动程大，大纱时最小气圈高度增加，减少大纱时断头，牵伸装置采用弹簧摇架加压，滚针罗拉轴承，罗拉连接采用了精度配合，上罗拉采用双列滚珠轴承，前、后罗拉采用等分、斜齿结构，有利于提高成纱质量。 二、FA506型纺纱工艺探讨 了解该机型特点以后，工艺上进行了一些参数选择试验，为了摸清FA506型细纱机的最佳工艺，我们在C14．5tex品种上采用L4(23)三因素二水平正交试验，及其它品种上不同的有关工艺试验。细纱主要工艺配置情况见表1 L4（23） 三、试验结果(见表2) 表2 C14．5tex试验结果

从上表的试验结果来看，方案2工艺较全面反映FA506型细纱机成纱质量水平，为了更进一步地进行工艺试验，提高成纱的内在质量，我们在提高半制品质量的前提下，不断在细纱机上挖潜力，在原方案2的工艺试验的基础上，再进一步进行细纱改变后区牵伸试验，由原来的1.20倍调整到1．10倍，生产稳定正常，成纱质量又得到了一定的提高，条干水平达到了97乌斯特公报的25％水平。目前已大面积采用此工艺。在后区工艺改变使质量改观后，我们又在细纱皮辊上做文章，目前，细纱皮辊来提高细纱的条干水平是最行之有效的办法，我们采用如车马塘的NFR-888和进口皮辊ArmstrongJ-63进行同锭对比试验，条干CV％从17．0l％改进至16．28％，该品种目前稳定在97乌斯特公报5％～25％水平。进口皮辊因价格昂贵，购买数量不多。我们主要采用国产的W888皮辊，从使用情况可以认为，质量稳定，信誉较好。最近，我们还在半制品质量上进行一些工艺试验，如提高粗纱捻系数，减少意外牵伸，充分发挥FA506型牵伸，加压机构的作用，不断提高产品质量。 纺纱的过程是一个系统工程，一定要从原料的性能和设备的状态以及其它有关因素、各机配件的多重考虑，才能选择较为完整、合理的工艺参数上车。目前，我们在进一步探讨各种品种的不同工艺，为提高我厂的成纱质量水平和充分挖掘FA506型细纱机的纺纱特点而努力。

纺纱工艺流程设备介绍 一、纺织的定义 纺织原意是取自纺纱与织布的总称，但是随着纺织知识体系和学科体系的不断发展和完善，特别是非织造纺织材料和三维复合编织等技术产生后，纺织不仅是传统的纺纱和织布，也包括无纺布技术，三维编织技术，静电纳米成网技术等，所以，现代纺织是指一种纤维或纤维集合体的多尺度结构加工技术。 二、工艺流程及设备 纺纱按天然纤维分为棉纺、麻纺、绢纺、和毛纺，工艺流程和设备不尽相同。下面我们主要说说棉纺工艺流程及用到的设备。 纺织机把许多植物纤维捻在一起纺成线或纱，这些线或纱可用来织成布。 所有的纺纱机都只做两件事：首先把大量的短纤维聚合成松散的棉线，然后把棉线一点点的抽出来，捻搓成细密的棉线，棉线经过搓捻就变长了。 1、清棉工序： 开棉机：将紧压原棉松解成小的棉块或棉束，以方便混合、除杂。 清棉机：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。

清棉机（亦称清弹机、开棉机、开清棉机等）是由分梳器和刺辊高速运转所产生的机械离心力来排除锦花中的杂质并将皮棉疏松，滚压成片，便于使用。 混棉机：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混合。 成卷机：支撑一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。 2、梳棉工序： 梳棉机（图1）：对清棉工序下机的棉卷经过刺辊、锡林盖板、道夫等工序进行分梳、除杂、混合成棉条入筒。 （图1） 3、精梳工序： 精梳机： （1）除杂：清除纤维中的棉结、杂质和纤维疵点。 （2）梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维。 （3）牵伸：将棉条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。 4、并条工序： 并条机： （1）并合：用6~8根棉条进行并合，改善棉条长片段不匀。 （2）牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维伸直平行程度。（3）混合：利用并合与牵伸，根据工艺在并条机上进行棉条混合。 （4）成条：将圈条做成成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条筒里。 5、粗纱工序：