[01486134]细胞分批培养动力学虚拟仿真实验软件

一、课题来源与背景 生物发酵工程是生物工程的一个重要组成部分,微生物利用碳水化合物发酵生产各种工业溶剂和化工原料。分批培养,是指在一个密闭反应器内投入一定数量的培养基后,接种微生物菌种进行培养的一种培养方式。分批培养的特征是在培养开始时一次性装入培养基和接入菌种,在培养过程中保持培养基体积和培养温度,在培养结束后一次性收获产物。由于分批培养中底物的不断消耗和代谢废物的不断积累,微生物一般表现为S型生长曲线,具有明显的延迟期、对数生长期、稳定期和衰亡期。分批培养的优点是：操作简单,周期短,染菌机会少,生产过程和产品质量容易掌握。缺点是：产率低,不适于测定动力学数据。 本软件是细胞分批培养动力学虚拟仿真实验软件,旨在为本专科院校相关专业的学生提供一个三维的、高仿真度的、高交互操作的、全程参与式的、可提供实时信息反馈与操作指导的细胞分批培养操作平台,使学生通过在本平台上的操作练习,进一步熟悉相关专业知识与应用、培训基本动手能力,为进一步熟悉生物发酵奠定良好基础。 二、技术原理及性能指标 本软件采用虚拟现实技术,依据生产设备实际结构搭建模型,按实际生产过程完成交互,完整再现了柠檬酸分批发酵中试生产过程中运用的各种设备的操作过程。3D操作画面具有很强的环境真实感、操作灵活性和独立自主性,为学生提供了一个自主发挥的舞台,有利于调动学生动脑思考,培养学生的动手能力,加深相关知识的记忆,同时也增强了学习的趣味性。 三、技术的创造性与先进性 软件使用3D仿真和二维动画技术,模拟黑曲霉发酵生产柠檬酸的中试工艺流程。3D软件模拟上述整个实验过程,界面友好,可互动操作,形式活泼,让使用者身历其境,可操作人物移动观察生产设备布局,输入阀门编号查询位置,打开小地图观看场景俯瞰图。学员在练习模式下可随时点击评分按钮,查看当前得分情况。3D场景中除中试生产相关设备外,还展示了超净台、紫外分光光度仪、显微镜等菌种筛选和取样检测相关设备,较为完整的展示了发酵流程。2D界面：软件中加入了仿DCS图,模拟自动控制系统,可进行阀门开关、校正溶氧电极、搅拌转速设定等操作。2D界面布局简单明了,与3D场景保持一致,有助于学生熟悉仿真工艺和设备布局。软件依托动态过程仿真运行模块对生产相关参数进行运算和储存,并将数据同步反馈到3D和2D界面,同时软件带有评分功能,在学员操作过程中对成绩进行实时评定。 四、应用情况及存在问题 该项目还未进行企业实际应用,未产生社会经济效益。 五、历年获奖情况 （无）。