生物發(fā)酵工程是生物工程的一個(gè)重要組成部分，工業(yè)生產(chǎn)上通過“工業(yè)發(fā)酵”來加工或制作產(chǎn)品，其對(duì)應(yīng)的加工或制作工藝被稱為“發(fā)酵工藝”。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，zui大化提高生產(chǎn)效率，就必須解決實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工藝的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備和過程控制等問題 。

  發(fā)酵工藝的過程控制有點(diǎn)像走鋼絲，要在zui短的時(shí)間內(nèi)，通過生物發(fā)酵的方法獲取更高的產(chǎn)量，則必須謹(jǐn)慎且連續(xù)地控制工藝過程中的參數(shù)；若過程管理出現(xiàn)失誤，將導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)；更糟糕的，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)批次的發(fā)酵失敗。

  具體來說，如果在線分析傳感器出現(xiàn)故障，則需要投入大量的人力成本進(jìn)行人工取樣的離線實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，很可能在發(fā)現(xiàn)問題后已經(jīng)無法及時(shí)對(duì)該批次進(jìn)行補(bǔ)救；更重要的是，設(shè)備操作時(shí)出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)永遠(yuǎn)存在。

  同時(shí)，對(duì)關(guān)鍵分析參數(shù)的測(cè)量和控制并非一勞永逸。通過生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)制造工藝非常敏感，即使發(fā)酵過程*一樣，不同批次的產(chǎn)品質(zhì)量還是會(huì)有變化。為zui大限度的減少各批次間的不一致，需要定期取樣測(cè)定或進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，讓這些參數(shù)保持在設(shè)定值或范圍區(qū)間內(nèi)。同時(shí)，在發(fā)酵過程中，細(xì)胞新陳代謝和代謝產(chǎn)生的副產(chǎn)物積累將無可預(yù)料地改變發(fā)酵介質(zhì)，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行糾正。

  下面，本公司將著重介紹如何進(jìn)行發(fā)酵工藝的監(jiān)控及糾正。
 
  根據(jù)操作方式不同，發(fā)酵工藝分為間歇/分批發(fā)酵，連續(xù)發(fā)酵和流加發(fā)酵三種類型，其中流加發(fā)酵在生產(chǎn)和科研上的應(yīng)用。

  生物發(fā)酵技術(shù)zui常監(jiān)控的分析參數(shù)，為pH 值、溶解氧和溶解二氧化碳，其中，pH值z(mì)ui關(guān)鍵；因?yàn)槊傅幕钚院图?xì)胞新陳代謝對(duì)于 pH 值的變化非常敏感，細(xì)胞生長(zhǎng)條件很大程度取決于保持正確的 pH 值。

  獲取一個(gè)可靠的 pH 值，不僅需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，還需實(shí)施閉環(huán)控制；氧傳感器信號(hào)能夠建立用于氧氣供給的閉環(huán)控制。其中，細(xì)胞的培養(yǎng)首先需要有機(jī)碳源（如葡萄糖），碳源消耗溶解氧產(chǎn)生能量進(jìn)行發(fā)酵。氧氣在水中的溶解性較差，因此要仔細(xì)調(diào)節(jié)氣流的流速來進(jìn)行控制，確保其不會(huì)成為過程中細(xì)胞生長(zhǎng)速率的限制因素。過量的溶解氧不會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生危害，但是會(huì)浪費(fèi)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)能量。