发酵过程优化的研究进展 20世纪40年代初抗生素工业的兴起,标志着发酵工业 进入了一个新阶段 40年代末一门反映生物和化工相交叉的学科—生化工 程诞生 19354年, Hasting指出,生化工程要解决的十大问题是深 层培养、通气、空气除菌、搅拌、结构材料、容器、 冷却方式、设备及培养基除菌、过滤、公害 1964年Aiba等人认为通气搅拌与放大是生化工程学科 的核心,其中放大是生化工程的焦点 20世纪60年代中期,建立了无菌操作的一整套技术
三. 发酵过程优化的研究进展 • 20世纪40年代初抗生素工业的兴起，标志着发酵工业 进入了一个新阶段 • 40年代末一门反映生物和化工相交叉的学科──生化工 程诞生 • 1954年, Hasting指出, 生化工程要解决的十大问题是深 层培养、通气、空气除菌、搅拌、结构材料、容器、 冷却方式、设备及培养基除菌、过滤、公害 • 1964年Aiba等人认为通气搅拌与放大是生化工程学科 的核心，其中放大是生化工程的焦点 • 20世纪60年代中期，建立了无菌操作的一整套技术
1973年Aiba等人进一步指出,在大规模研究方面,仅 仅把重点放在无菌操作、通气搅拌等过程的物理现象 解析和设备的开发上是不够的,应当进一步开展对微 生物反应本质的研究 1979年,日本学者山根恒夫编著了《生物反应工程》 书,认为生物反应工程是一门以速度为基础,研究 酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操 作和控制的工程学 1985年,德国学者卡尔·许格尔提出生物反应工程的研 究应当包括两个方面的内容:一是宏观动力学,它涉 及生物、化学、物理之间的相互关系;二是生物反应 器工程,它主要涉及反应器本身,特别是不同的反应 器对生物化学和物理过程的影响
• 1973年Aiba等人进一步指出，在大规模研究方面，仅 仅把重点放在无菌操作、通气搅拌等过程的物理现象 解析和设备的开发上是不够的，应当进一步开展对微 生物反应本质的研究 • 1979年，日本学者山根恒夫编著了《生物反应工程》 一书，认为生物反应工程是一门以速度为基础，研究 酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操 作和控制的工程学 • 1985年，德国学者卡尔许格尔提出生物反应工程的研 究应当包括两个方面的内容∶一是宏观动力学，它涉 及生物、化学、物理之间的相互关系；二是生物反应 器工程，它主要涉及反应器本身，特别是不同的反应 器对生物化学和物理过程的影响
目前一般认为生物反应工程是一门以生物反应 动力学为基础,研究生物反应过程优化和控制 以及生物反应器的设计、放大与操作的学科 生物反应工程的研究主要采用化学动力学、传 递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优 化原理等化学工程学原理,也涉及到生物化学 微生物学、微生物生理学和遗传学等许多学科 领域,因此是一门综合性很强的边缘学科 生化反应工程的核心是生物反应过程的数量化 处理和动力学模型的建立,实现发酵过程优化 则是生物反应工程的研究目标
• 目前一般认为生物反应工程是一门以生物反应 动力学为基础，研究生物反应过程优化和控制 以及生物反应器的设计、放大与操作的学科 • 生物反应工程的研究主要采用化学动力学、传 递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优 化原理等化学工程学原理，也涉及到生物化学、 微生物学、微生物生理学和遗传学等许多学科 领域，因此是一门综合性很强的边缘学科 • 生化反应工程的核心是生物反应过程的数量化 处理和动力学模型的建立，实现发酵过程优化 则是生物反应工程的研究目标
实现发酵过程的优化与控制,必须解决 的五个问题: (1)系统动力 ·(2)生物模型 (3)传感器技术; (4)适用于生物过程的最优化技术; ·(5)计算机一检测系统-发酵罐之间的接口 技术(如神经网络、专家系统)
实现发酵过程的优化与控制，必须解决 的五个问题: • (1)系统动力学； • (2)生物模型； • (3)传感器技术； • (4)适用于生物过程的最优化技术； • (5)计算机─检测系统─发酵罐之间的接口 技术(如神经网络、专家系统)
有关远用生物反应工程原理进行 发酵过程优化控制的研究 ·1)针对有关发酵产品的生产过程进行微生物生 长和产物形成的动力学研究,提出新的或修正 的动力学模型或表达式; 2)结合现代生物技术产品的开发,进行基因工 程菌、哺乳动物细胞或植物细胞的生长动力学 和产物形成动力学的研究; 3)在动力学研究的基础上进行过程优化控制的 研究,包括状态观察方程的建立、观察数据的 噪声过滤、不可测参数及状态的识别、过程离 线或在线的优化控制。 其中尤以流加发酵的最优化研究报道居多
• 1) 针对有关发酵产品的生产过程进行微生物生 长和产物形成的动力学研究，提出新的或修正 的动力学模型或表达式； • 2)结合现代生物技术产品的开发，进行基因工 程菌、哺乳动物细胞或植物细胞的生长动力学 和产物形成动力学的研究； • 3)在动力学研究的基础上进行过程优化控制的 研究，包括状态观察方程的建立、观察数据的 噪声过滤、不可测参数及状态的识别、过程离 线或在线的优化控制。 • 其中尤以流加发酵的最优化研究报道居多 有关运用生物反应工程原理进行 发酵过程优化控制的研究