[科普中国]-生化过程

定义与特点定义

生化过程是由生物参与的各种反应、分离、纯化等制备和处理过程，它涉及生物学、生物化学、化学工程等学科，是一处众多学科交叉的领域。1

特点细菌和其他微生物在代谢过程中，将复杂的有机物分解成为简单的、较稳定的物质的过程2

受污染河流的自净、污泥消化以及所有放心水二级处理的都是这一过程的结果。包括好氧处理和厌氧处理的全过程。2

机理生化过程机理复杂，其初期、中期、终止期的过程机理都不同，生化过程对外部环境要求较高，参数间互相关联，而控制要求通常又较高，控制起来难度比较大。生化过程中，有许多物流需要定员输送，如压缩空气、流加物料等，这就要求流址控制；随着微生物的生长会产生大最泡沫，从而降低反应器体积的利用率，这就需要进行消泡控制；生化反应的温度是生物生长成型的正要参数，所以就要有温度控制。这些用温度、流量、罐庄、泡沫以及pH 值、溶解氧等的控制，就构成了生化过程的主要控制系统。1

生化过程的主要控制系统( I ) 流址控制1 流挝控制系统是生化过程最常见的控制系统之一，包括进入空气流赁、培养基流拭和补料流址的控制。

(2) 压力控制，
主要是指发酵罐的压力控制，采用简单的定值控制即可。提高发酵罐压力有利于增大溶氧浓度，但也使二氧化碳浓度增大。要注意的是，发酵罐压力和罐内空气损的相互关联严重，这两个控制回路不宜同时使用。

(3) 生化反应盆温度控制
对于特定的微生物，都有适宜的生长温度，所以生化反应条（发酵罐）的温度是一个很重要的生物生长环境参数，在生化反应过程中是必须加以严格控制的。1

(4) 消泡控制
发酵过程中，由于通气、搅拌、代谢气体逸出等原因，会产生大散泡沫，给发酵造成困难，并易使泡沫夹带发酵液从排气管道溢出，形成“逃液”等不良后果。

( 5 ) pH 值控制
pH 值与代谢过程的进行和代谢产物的合成密切相关。

( 6 ) 溶氧浓度控制
在耗氧型生化反应中，必须保持一定的溶解氧浓度， 若供氧不足会抑制微生物的生长和代谢的进行。溶氧浓度受耗氧和传氧双方面的影响。1

生化过程控制举例谷氨酸发酐反应器的控制：

谷氨酸是味稍的胀料，其发酵过杆是在通风供氧和适宜温度、酸度条件下缓慢进行的仕化过程。发酵过程中，环境因素控制不当，会产生” 发酵转换” 现象，改变微生物代谢途径，导致产量锐减，副产酸大大增加， 直接影响生产效益。通风拭、p H 值、温度、适当的补糖是保证发酵正常进行的关键因素， 应当严格控制。1

由于谷氨酸的发酵过程具有较强的非线性和时变性，而且在不同的微生物生长期，所需要的环境参数有比较大的差异，所以许多控制同路的设定值是特定的时间函数并需要根据发酵情况不断修正。因此谷氨酸生产过程控制多采用计符机控制，以便更好地实现上述要求。1