生物发酵过程的在线检测及控制 生物发酵过程控制

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生物发酵过程的在线检测及操纵

生物发酵过程的在线检测及操纵1.发酵技术发酵技术是最贴近人们生活的技术之一，由于我们平日所用到的酵母以及所饮用的啤酒等等都是和发酵离不开的，而随着生物科学技术的不断进展，使得发酵工业逐步的被人们重视起来。对于发酵工业来说，我们大致将其分为五个阶段，第一个阶段是在19世纪之前，当时的发酵工业还对比浅显，只是用于含有酒精的饮料和醋的生产。其次个阶段是在1900年到1940年这一时间段内，这个时候就出现了分批补料的技术，这一阶段主要是生产酵母、柠檬酸、乳酸。第三个阶段我们是按照低二次世界大战的时间而定的，由于这一阶段发酵工业的进展是根据第二次世界大战的需求，逐步培育出来的以深层培养生产的青霉素，也是在这一阶段发酵工业有了巨大的变化，其中就包括其他不同抗生素、氨基酸的转化。第四个阶段是在20世纪60年头初期，这一时期的发酵工业普遍采用了分批培养技术和分批补料培养法。而结果一个阶段是以基因工程为根基开头的，也是从这个时候开头形成了一个新的发酵过程，譬如说胰岛素的生产。从我国目前的发酵水平来看，我国的生物发酵技术不管是从工艺上，还是从自动化操纵技术方面，都和其他兴隆国家的发酵技术有很大的差距。所以我们在对发酵工艺举行相关研究的同时，还要不断的提高发酵自动化操纵技术。

2.发酵过程操纵生物的发酵过程是指在适合的培养基、温度等条件下举行的培养发酵，它会利用微生物的某种功能，运用现代的工程技术手段产生对人类有益的物质，有时会直接把微生物运用到工业化的生产技术体系之中。生物发酵的主要内容包括工业生产菌株的选择培育、发酵最正确条件的选择和操纵、发酵罐的设计以及产品的分开等过程。

发酵工程操纵主要包含了两方面的内容，一是怎样变更细胞的遗传组成以及细胞的代谢生理特征，也就是细胞的内部操纵。二是包括了养分成分、细胞体以及代谢产物在内的细胞生长的物理方面、化学方面的环境操纵。

3.发酵工程当中的环境操纵我们都知道微生物的发酵其实是一个分外繁杂的生化回响过程，为了提高最终的效率，我们确定要保证在整个操作的过程当中始终处于一个适合微生物生长代谢的环境中，在这种环境的根基上对发酵过程的操纵在举行相应的优化，从而提高发酵产品的得率，所以说生物发酵的环境是分外重要的，我们一般处境下根据发酵罐会举行一些发酵状态的操纵。

3.1发酵的温度操纵微生物的发酵是需要一个分外适合的温度才能够生长的，在生物酶动力学方面入手的话，就会知道酶的最正确活力是有一个特定的温度的，所以说微生物发酵过程的发酵温度操纵方面是一个分外重要的微生物生长参数，确定举行严格的控制才可以，目前已知的影响发酵温度的因素主要有电机搅拌热、微生物发酵热、冷却水本身的温度变化等等，一些较小型的发酵罐温度操纵系统是以发酵温度本省为操纵参数的，冷却水流量为操纵参数的简朴回路操纵方案，而对于一些较大型的发酵罐系统，一般采用的是发酵温度作为主回路，以冷却时系统作为主回路的附属路径的串级操纵放案。

3.2发酵过程当中pH操纵pH值时微生物生长的一个环境参数，因此在发酵的过程当中要对其举行严格的操纵，不然很有可能会严重的影响到微生物道谢的举行以及代谢产物的合成。

我们在工业的生产中，假设发酵液的pH值较低的话，一般我们会采用加氨水的方法使pH值上升;假设偏高的话，就会在发酵之前先适当的添加一些糖来举行相应的调整，这是目前已知的方法。所以说在pH值操纵的范围内，确定要操纵好氨水的参与量，千万不要有过量的处境展现，我们也是为了制止一般的调理闸有泄漏的缺陷，由于之前就展现过调理闸泄漏，所以在pH值操纵当中所使用的闸门是开关闸，所以在操纵装置方面使用的是蠕动泵来参与适当的中和液，蠕动泵是一种体积很小的微量计，液体的流量就可以通过调理蠕动泵的转动速度来举行相应的操纵。

3.3溶解氧浓度的操纵微生物的发酵还有一个重要的原料，就是氧气，这一原料的用途主要表达在耗氧型发酵道德过程当中，氧是微生物生长所务必的原料之一，假设供氧缺乏的话，会抑制微生物的生长和代谢，所以我们在发酵的过程当中确定要确保稳定的溶解氧浓度，目前已知的影响溶解氧浓度的主要因素有三个方面，一是供应的空气量多少，二是搅拌桨的转速，三是发酵罐自身的压力。

3.4消泡操纵在发酵之前，微生物的生长是分外快的，当参与液料之后，搅拌马达会开启，这时的空气流入量是最大的，也是在这个时候，发酵液的上浮处境是很严重的，假设不提防就会展现逃液的处境，在这种处境下，确定要实时的参与消泡剂，消泡剂的作用是裁减泡沫的展现，防止发酵液上浮的。我