摘要：以发酵工程为核心内容的生物技术在不断发展。当前，借助微生物培养进行产品
生产已涉及医药、食品、能源、环保等领域。随着科技的进步和工程施工方法的发展，发酵工
程趋向设备大型化和高度自动化。规模化的生产对设备、仪表、和自控系统提出了更高的要求。
原有的发酵过程补料控制系统已不能很好地满足要求，而随着仪表技术的发展和控制理念
的更新新的补料方式已逐渐发展起来。

 

　　关键词：微生物发酵；计量杯式补料；流量计式补料

 

　　

Abstract: fermentation engineering as the core content of biotechnology in development. At 

present,  with  the  aid  of  microbial  cultures  for  production  has  been  involved  in  medicine,  food, 
energy,  environmental  protection  and  other  fields.  With  the  progress  of  science  and  technology 
and the development of engineering construction method, fermentation engineering toward large 
and  highly  automated  equipment.  Large-scale  production  of  equipment,  instrumentation,  and 
automatic  control  system  put  forward  higher  request.  The  original  feed  fermentation  process 
control  system  has  not  well  meet  the  requirements,  and  with  the  development  of  instrument 
technology  and  control  theory  of  update  new  way  of  filling  materials  has  been  gradually 
developed. 
　 　

Key  words:  microbial  fermentation;  Measuring  cup  type  filling  material;  Flow  meter  type 

filling material 
　　中图分类号：

TQ920.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 

　　

 

　　

 

　　一、发酵过程中的补料需求及早期的计量杯式的补料方式

 

　　在抗生素发酵中期是菌丝代谢和分泌抗生素的旺盛期。到了发酵中后期，部分营养物消
耗接近完毕，发酵液中的废料越来越多，菌体逐渐趋向衰老并自溶。通过补料措施，能够适
当控制和掌握发酵条件，使生产菌在分泌阶段有足够而不过剩的养料，维持其正常的代谢
活动和大量地分泌代谢产品。一般根据补充料的性质不同可分为补充碳元、氮元、无机盐、水、
前体等。

 

　　早期的连续补料控制系统是计量杯式补料系统

,其原理是把欲补充的营养剂按计量罐的

容积，根据补料速率，换算成相应的时间，然后等间隔地加进发酵罐。例如

:采用，2 升计量

罐，补料速率为

200 升/小时，则每小时要补进 100 罐(2 升/罐×100 罐=200 升)。计算机控制

把

100 罐营养剂在 1 小时内(3600 秒)等间隔地加入发酵罐内，也就是每 36 秒钟加进一罐料。

补料执行机构主要由入料阀、计量罐、液位电极、出料阀等组成

 ,营养剂从入料、加满计量罐至

出料的全过程称为一个补料动作。补料时，通过计算机输入补料率等参数，计算机将等间隔
地把营养剂一罐一罐地加入发酵罐，从每罐加料的方式看是脉冲

 ,而从长时间看则是流加 ,

所以称之为流加补料。流加补料控制在很长一段时间内得到广泛的使用。

 

　　但是计量杯补料也有很多缺陷：（

1）计量杯测量不标准实际存在误差。（2）由于补料

管道的压力、检测电极的反应时间等影响实际每次上料的体积是不同的。两种误差的叠加效
果每个发酵周期的补料误差累计值是很大的。其次就是计量杯补料系统结构复杂，并且为了
系统消毒还要增加很多辅助设备，在操作上和经济成本并不低。

 

　　二、流量计式补料系统

 

　　早期的流量仪表由于测量精度达不到要求，不能耐高温消毒，价格昂贵等原因而没有
在发酵补料系统中得到广泛的应用。但随着科技的进步和时代的发展，现在的流量仪表早已
能够满足发酵过程中的各种要求。同时控制理念的更新也能很好地与流量计式补料系统得以
很好的结合。

 

　　（

1）流量计+隔膜调节阀：实现不断流均匀补料（针对速率高情况）