淺談發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制

鄧 昕

(江西國(guó)藥有限責(zé)任公司，江西 南昌 330052)

一、前言

發(fā)酵技術(shù)是一種和我們的生活息息相關(guān)的技術(shù)，人們?nèi)粘Ｉ钪械慕湍浮⑵【啤⑽毒约案鞣N抗生素藥物、氨基酸等都離不開發(fā)酵。近年來(lái)，隨著生物科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)酵工業(yè)越來(lái)越多的引起人們的重視。生化反應(yīng)器的體積從幾m3，直至幾百m3。二次代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)(抗生素的生產(chǎn))、通過(guò)微生物的培養(yǎng)來(lái)獲得有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(如：類固醇)、工業(yè)污水處理以及酶制劑、實(shí)用蛋白、飼料添加劑等生產(chǎn)，發(fā)展迅速。面對(duì)生物反應(yīng)工程的發(fā)展，生物反應(yīng)過(guò)程的參數(shù)測(cè)量、自動(dòng)控制、優(yōu)化操作與控制、在線監(jiān)控成為生物反應(yīng)工業(yè)工程發(fā)展中面臨的重要問題。另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為測(cè)量、分析、反饋控制、在線監(jiān)測(cè)生化工程提供了先進(jìn)的自動(dòng)化工具。與國(guó)際先進(jìn)的生物反應(yīng)工程的在線檢測(cè)及控制技術(shù)相比，我國(guó)生物反應(yīng)工程技術(shù)無(wú)論是發(fā)酵工藝，還是自動(dòng)化控制及在線監(jiān)測(cè)方法，仍然處于一個(gè)較低的水平，傳統(tǒng)的操作方式是開環(huán)的，盡管對(duì)環(huán)境參數(shù)，如：pH值、發(fā)酵溫度、溶氧濃度等都可以控制得很好，但由于微生物生長(zhǎng)過(guò)程，一些關(guān)鍵變量還是不可在線測(cè)量，使發(fā)酵過(guò)程控制問題依然很復(fù)雜，并且控制效果不理想，發(fā)酵工業(yè)的閉環(huán)控制滯后于一般的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。因此，在加強(qiáng)對(duì)發(fā)酵工藝研究的同時(shí)，提高發(fā)酵自動(dòng)化控制技術(shù)及在線監(jiān)控技術(shù)已成為一個(gè)刻不容緩的課題。

二、發(fā)酵過(guò)程的參數(shù)檢測(cè)意義

發(fā)酵過(guò)程檢測(cè)和控制的目的就是利用盡量少的原料而獲得最大的所需產(chǎn)物。……