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发酵过程参数检测及系统控制
发酵过程参数检测及系统控制
随着工业的进步，生物技术得到了迅猛发展，其中发酵工艺应用广泛。正因为如此，如何保证发酵过程的稳定性和优质性，以及如何提高生产效率，成为了发酵技术中的重要问题。发酵过程参数检测及系统控制则成为了解决这一问题的有效方法之一。
一、发酵过程参数检测
发酵过程中许多因素会影响发酵的效果，包括温度、pH值、氧气含量、营养成分浓度、微生物菌株人数、搅拌速度等等。因此，发酵过程参数的准确检测，对于确保发酵过程的正常和优质至关重要。
1.温度检测
发酵过程中，温度对微生物的生长和代谢有着很大的影响。不同微生物对温度的适应范围各不相同，因此检测温度对于控制发酵过程至关重要。普遍使用的温度检测方法有电阻温度计、热敏电阻和红外线热像仪等。
2.pH值检测
微生物生长和代谢都要在一定的pH范围内进行，不同的微生物在pH值的适应范围也不一样。因此，检测发酵过程中的pH值，有利于掌握微生物的生长状态，以便进行有效的调控。检测pH值的方法主要有玻璃电极和电化学传感器等。
3.氧气含量检测
氧气含量是发酵过程中普遍存在的一个参数，它在发酵的过程中对于微生物代谢、气体转移等起着重要的作用。因此，检测氧气含量对于调控发酵过程很有帮助。检测氧气含量的方法有Clark传感器、萤光探针、红外线传感器等。
4.营养成分浓度检测
发酵过程中的基质浓度，是影响微生物在半生长阶段内生费率、细胞密度和生产代谢物的一个重要因素。因此，检测营养成分浓度对于调控生产过程大有裨益。检测营养成分浓度的方法包括比色法、电化学法等。
5.微生物菌株人数检测
微生物活动的程度与菌株的人数有很大关系，在发酵过程中，合理的控制微生物菌株人数，可以保证发酵过程的高效率和高产量。目前常用的检测工具包括显微镜计数法、光学法、电导法等。
6.搅拌速度检测
搅拌速度是发酵过程中非常重要的一个参数，它对于发酵过程中气体的运移和混合稳定化起到了很大的作用。检测搅拌速度的方法可以通过转速计、流速计或压力变送器实现。
二、发酵过程系统控制
发酵过程中，如果未能对微生物的生长状态和环境变化及时做出调整，可能导致发酵过程失败或者效果不理想。因此，发酵过程系统控制是确保发酵效果稳定和高效的关键之一。常见的控制方式有开环控制和闭环控制。
1.开环控制
开环控制是指在发酵过程中采用预先设定的控制参数，通过调整基础条件来实现系统控制。例如，通过设置温度和搅拌速度等参数，来控制发酵过程。这种控制方式不需要反馈调整，但是对于非线性系统效果不是很理想。
2.闭环控制
闭环控制是在开环控制的基础上引入了反馈调整，也叫作PID控制。它可以通过实时监控温度、pH值、氧气含量、压力变化等来对发酵过程中参数进行调整，来实现发酵过程的自适应控制。这种控制方式精度较高，对于复杂的非线性系统来说效果也较好。
三、总结
发酵过程参数检测及系统控制是保证发酵工程稳定性、优质性和高效率的重要手段。对于不同的发酵制品，选取合适的检测仪器和控制方法，能够最大程度保证发酵过程的良好掌控和高效率生产。