高效可扩展生产的未来

生物科技产业中的发酵工艺多年来一直用于生产面包、酒精饮料等食品和药物。然而，自动发酵系统取得了重大进展，提高了效率、准确性和可扩展性。无论是在制备药物、保存食物还是生产生物燃料的过程中，它肯定比自然发酵过程更好，因为环境受到控制，因此生产率和质量更高。

目前，本文已经讨论了与自动发酵相关的各个方面，包括自动发酵的组成部分、其优点、其在其他行业中的用途以及发酵监控和发酵罐对于理想发酵过程的重要性。

什么是自动发酵？

自动发酵是使用系统控制发酵过程的发酵过程。这些是自动化系统，用于从接种阶段到收获阶段进行发酵过程，无需人工操作。另一种过程控制技术包括传感器、执行器和算法，以确保温度、pH、溶解氧和营养素等发酵参数达到理想状态。

在传统发酵过程中，操作员必须控制和修改许多因素，以促进微生物生长并形成所需产品，这非常耗时且必不可少。在自动发酵过程中，这些任务由软件和硬件系统完成，从而提高了准确性并降低了出错的可能性。这就是为什么它被视为大规模生产行业的关键技术发展之一。

自动发酵系统的组成部分

1.发酵罐

发酵罐是任何发酵过程中最重要的设备。发酵罐可以定义为一个容器，酵母、细菌或真菌等微生物在其中生长，分别产生乙醇、抗生素或酶等产品。在自动发酵中，发酵罐配备了精密的指示器和控制机制，用于控制温度、pH 值和溶解氧等方面以及非自动条件。

2. 发酵监测

由于自动发酵是整个酶促过程的重要组成部分，因此发酵监测过程非常重要。系统中监测的参数包括：

• 温度：温度是需要控制的重要因素，以利于微生物生长和所需代谢物的合成。这也与使用自动化技术可以维持给定温度有关。
• pH值：细菌只能在一定的pH值范围内活动。它是通过引入酸或碱溶液来调节pH值的仪器。
• 溶解氧 (DO)：溶解氧在有氧发酵过程中非常重要，因为在发酵过程中需要溶解氧。溶解氧用于调节溶解氧水平和新鲜空气流量，以确保系统内氧气供应充足。
• 营养浓度：在自动发酵中，糖、氮源和其他生长促进剂得到很好的维持和调节，因为微生物生长需要特定的营养浓度才能茁壮成长并强制性地生产产品。

3.控制系统和软件

因此，控制系统和控制软件的使用对于自动发酵至关重要。它从多个传感器收集信息，并根据收集到的信息控制工艺参数。现代控制界面使操作员能够从远离工艺的中央控制室一次性观察整个工艺过程。他们还可以记录一段时间的发酵过程，以便稍后进行分析，从而完善后续循环。

自动发酵的好处

1.提高效率

自动发酵的第一个优点是执行速度快。通过对关键系统参数的发酵监控和控制，可以在出现偏差时实现自动调整。其中包括提高发酵速率、提高转化效率和降低功耗。由于不需要有人满足多个资格等级来始终手动调整流程，因此可以不断进行，从而使产量很高。

2. 一致性和质量控制

传统发酵工艺中已经意识到的一个问题是批次间差异。这些因素包括温度差异、营养物质浓度差异，甚至是工人的失误。这意味着，在自动发酵过程中，所有条件相同，产品每批都按照相同的参数进行加工。这使得确保每批产品都与其他批次一样标准变得更加容易，因为质量控制对于药品和食品生产等行业至关重要。

3.降低劳动力成本

发酵过程中使用自动化可以减少劳动强度。然而，操作员仍然需要监督该过程，但大多数操作都是由自动系统执行的。这最大限度地降低了直接劳动力成本，并帮助员工更有效地解决问题、执行维护等高级任务。

4.增强的可扩展性

另一个优势是可以扩展现有的 自动发酵 系统。传统的发酵过程通常难以扩大规模，因为它们大多依赖于人工劳动和持续的发酵监测。另一方面，就扩大规模而言，自动发酵过程比手动发酵过程容易。它还解释了如何将更大的发酵罐以最小的变化纳入系统，这是问题的基础，为公司提供了所需的灵活性，以满足日益增长的生产要求，同时又不影响质量。

5.数据驱动的洞察

因此，发酵监测和控制系统可为公司提供各种类型的数据。通过这些数据，企业将能够通过提高效率、产量和产品质量来改善发酵过程。它还可以用于故障排除，因为它使操作员能够找出可能遇到的任何问题及其根本原因。

自动发酵的应用

1. 药品生产

制药行业的运作高度依赖于疫苗、抗生素和激素等生物制品生产过程中的自动发酵。例如，生产胰岛素或人类生长激素需要转基因细菌或酵母菌株，这些菌株在受控的发酵罐中生长。这是一个重要的过程，它在整个发酵过程中检查所需的温度、pH 值和营养浓度，以生产出高质量和标准的产品。

2. 食品饮料行业

自动发酵在食品和饮料生产过程中有很多用途。一些产品包括啤酒、葡萄酒、酸奶和奶酪，都是通过发酵过程制成的。在这些情况下，发酵罐用于让酵母或细菌生长并作用于原材料，将其转化为最终产品。这是一个在整个发酵过程中密切观察环境状况以达到所需产品质量水平的过程。

3. 生物燃料生产

乙醇和生物柴油是通过微生物发酵生产的常见生物燃料。可持续发酵系统有助于为微生物提供最佳环境，以便发酵玉米或甘蔗等原料以产生生物燃料。自动发酵使商业化生产生物燃料成为可能，同时实现高产量和高质量。

4.废水处理

发酵的另一个应用是废水处理，因为使用微生物分解有机化合物很常见。在废水处理设施中，有机器控制的发酵过程，作为提高微生物在过程中性能的一种方式。在这种情况下，建议使用发酵罐，以帮助微生物生长到最理想的状态，并帮助废水处理过程更有效。

结论

半自动化发酵彻底改变了从制药到生物燃料生产等众多行业的产品生产。因此，对于任何寻求在效率、质量和产能方面带来一些发酵变化的企业来说，自动化发酵都是一项伟大的创新。总体而言，随着发酵监测和发酵罐能力的提升，行业将能够生产出高质量的产品，获得更高的产量，并降低生产成本。

因此，自动发酵在未来的生物技术、食品工业和能源技术中仍将占据核心地位并发挥重要作用。对于涉及实施或升级发酵工艺的行业， 百伦生物 提供可满足多个行业需求的先进系统和解决方案。