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摘 要：青霉素的出现是因为微生物发生了次级代谢，在合成青霉素的时候，需要的基质多，而且还要有大量的前体，这都是因为青霉素的化学结构复杂。青霉素在发酵也是其生化的过程，在这一过程中，主要的特点就是青霉素不能多次的重复，某些因素都不能检测。包括一些关键性的因素，例如葡萄糖的浓度等，在不能控制这些参数的时候，就没有办法合理的控制发酵。
关键词：青霉素；发酵；特点；控制
青霉素属于抗菌素，其作用是用于杀菌。青霉素需要从青霉菌中提炼而成，在使用的时候，可以杀掉细菌中的细胞壁，现在很多的工业化生产中也使用了青霉素。但是青霉素的大量使用主要还是在临床医疗上，让青霉素发挥杀菌的作用，从而医治患者。使用青霉素越多，就越要关注青霉素的发酵过程，本篇文章主要是讲述了青霉素在发酵过程中的特点还有怎样在这一过程中优化对青霉素的控制。
1、分类青霉素发酵过程的生产方式
青霉素发酵过程的生产方式有三种，分别是连续方式、批操作方式和间歇补料批处理方式。间歇补料批处理方式是目前我国青霉素生产最主要的生产方式，它在发酵开始时一次加入基础料，在发酵过程中不断流加营养物质，发酵终止时一次移走产物。在青霉素分批发酵过程中，分泌期产生的青霉素约占总量的 70%～80%左右。可见提高青霉素产量的关键是缩短菌体生长期、延长青霉素分泌期并保持青霉素生产的最大增长率。因此，我们不仅要按照产生菌的生理特性选择合适的发酵培养基和发酵条件，而且必须根据发酵过程中的代谢变化对培养基和发酵条件进行控制，使菌体生长既迅速又不易衰老，且能保持青霉素的最大生产速率。在实际生产中，对补料的控制是以固定补料浓度的补料速率作为控制手段。
2、青霉素发酵的过程的主要控制任务还有特点
2.1 青霉素发酵的过程的主要控制任务青霉素发酵过程中，产物青霉素的生产是整个青霉素发酵过程的关键阶段，此阶段是在发酵大罐中进行，目的是为了使微生物分泌大量的抗生素。
2.1.1 为通入发酵藏的消毒空气温度、压力、流量
2.1.2 尾气温度、压力、C02含量和氧含量
2.1.3 冷却水进出口温度，冷却水进口压力和流量
2.1.4 发酵罐温度
2.1.5 发酵过程补料量
2.1.6 搅拌电流
2.1.7 发酵液 p H 值
2.1.8 发酵液溶解氧浓度
2.1.9 搅拌速度
2.1.10 发酵液中的菌丝浓度、萄萄糖浓度、产物效价、发酵体积为了更好地研究生化过程的机理，需要对一些物理参数，化学参数，及生理参教进行检测和控制。需要检测的物理参数为.罐温、罐压，冷却水流量及进出口温度，化学参数为：尾气 O2含量、C02含量、溶解氧、pH 值等；生理参数为菌丝浓度，基质浓度、代谢产物浓度等，由于传感器及检测元件等原因，目前这些生理参数还不能直接在线测橄，只能通过建立模型进行在线推算或离线化验分析，另外通过这些在线可测量还可以在线计算一些重要参数，如：氧摄取率、呼吸商、生物热等。罐温、发酵液pH、发酵液中的溶解氧及罐压等环境参数对菌丝的生长、衰老及抗生素的合成有很大的影响，所以本文设计的系统对这几个参数实行了自动控制，这个系统还对发酵体积、发酵液重量等进行了在线检测，有利于生产的统一管理，还有对液位、p H 值、罐温等进行报警监测。
2.2青霉素发酵过程的特点
青霉素发酵过程中，糖液是一种重要的营养物质，补糖量的多少对菌丝代谢有着很大的影响。如果加糖率偏低，将使菌丝的比生长速率过低，从而使发酵液中缺乏足够数量的有活力的菌丝，影响分泌青霉素。如果加糖率偏高，则使发酵向合成菌丝的方向发展，发酵液变得粘稠，菌丝量过高，发酵液的溶解氧很快下降，同时发酵液中残糖过高会产生碳源降解物，从而对分泌青霉素产生限制。目前，青霉素的生产中，糖液的流加量是依据一条固定的加糖率曲线来执行的。此曲线是经过中试得出，再放大到大的生产规模而得来的，而且通过离线优化分析和大雄发酵过程工艺摸索，使得这条曲线不断得到修正且处于一个次优范围。然而在各批发酵过程中，由于基础料来源的差异和各批菌种的特性受种子箱培养情况的影响而不同，同样按照一条固定的加糖率曲线来补糖，有的可能获得高产，有的却不能令人满意。
3、青霉素的发酵的计算机控制
3.1自动控制PH值
因为发酵液中PH值会影响微生物的生长，甚至在微生物合成的时候，也会影响其产物，所以在保证合成效果上，就要控制PH值。青霉素发酵的时候，由于会出现生化反应，所以发酵液中PH值在下降，而且在这一过程中，氮源也随着生物质的合成而融入到液体中，这时PH值又在变化。青霉素在发酵的时候，要保证液体中的PH值可以中和，因此需要在液体中加入碱性物质，通常使用NH3H2O調节，主要是其也属于氮源物质中的一种。通常来说，青霉素主要是生长在酸性物质中，但是在检测发酵液后发现其液体还是以碱性为主，这样的液体其实不适合青霉素菌体的生长，不但影响菌体的生长还会让菌体的衰老加快。因此在控制液体中的PH值时要注意液体中的酸碱性。当PH值超过规定的数值，在调节的时候，就要通过生化反应机理调节。但是这种调节方式会影响菌体的生长速度，一般情况下很少使用，现在使用较多的调节方式就是高比例的PID。可是这种方式又会使过渡的时间延长，因此在调节的时候既要保证调节效果，又要保证其过渡以及速度。
3.2自动控制溶解氧
青霉菌的类型属于好氧型，以此在发酵的工程中要考虑到液体中的溶解氧浓度。在控制其浓度的时候可以利用消毒空气，将其注入到发酵罐中。为了能够让青霉菌达到氧气的要求，就要在系统开始使用之前，调节消毒空气，而且保证消毒空气量是最大的。通过调节消毒空气，可以让罐内的氧达到标准。但是要注意的是，如果使用的消毒空气过多，那么消耗的能量也就增多。通过消毒空气来调节氧的浓度是有效的，但是在调节的时候，还要考虑到节能的因素。青霉菌在发酵的时候有自己的生活化特点，再让菌体能够正常生长的时候，要为菌体的控制回路设置一个数值，使菌体能够合理的代谢。控制回路上首先要调节溶氧的浓度，如果其浓度在下线或者是比下限少，可以根据偏差增加消毒空气数量，然后将阀门开大。如果浓度比溶氧的下限高，那么就要相应的减少消毒空气，并且关闭阀门。
4、结束语
本篇文章主要是讲述了在青霉素发酵的时候，使用计算机的方式控制。因为计算机应用的领域多，在青霉素领域上也会使用计算机，而且这符合我国计算机的发展。通过计算机在控制青霉素发酵的时候，可以提高控制效果，也显现出了计算机在控制过程中的优势地位。在控制青霉素发酵过程中，应该将发酵的知识与以往的控制经验连在一起，从而保证合理的控制。微生物发酵过程是多变的，通过对其的控制可以掌握发酵的规律，因此要控制发酵过程。
参考文献：
[1] 熊伟丽，姚乐，徐保国. 混沌最小二乘支持向量机及其在发酵过程建模中的应用[J]. 化工学报. 2013（12）
[2] 庄绪君，李宏光. 基于遗传算法与迭代动态规划混合策略的青霉素发酵过程优化控制[J]. 计算机与应用化学. 2013（09）
[3] 梁小凡，熊伟丽，杨薇薇，徐保国. 青霉素发酵过程的2DPCA建模及监测[J]. 计算机应用研究. 2014（04）
关键词：青霉素；发酵；特点；控制
青霉素属于抗菌素，其作用是用于杀菌。青霉素需要从青霉菌中提炼而成，在使用的时候，可以杀掉细菌中的细胞壁，现在很多的工业化生产中也使用了青霉素。但是青霉素的大量使用主要还是在临床医疗上，让青霉素发挥杀菌的作用，从而医治患者。使用青霉素越多，就越要关注青霉素的发酵过程，本篇文章主要是讲述了青霉素在发酵过程中的特点还有怎样在这一过程中优化对青霉素的控制。
1、分类青霉素发酵过程的生产方式
青霉素发酵过程的生产方式有三种，分别是连续方式、批操作方式和间歇补料批处理方式。间歇补料批处理方式是目前我国青霉素生产最主要的生产方式，它在发酵开始时一次加入基础料，在发酵过程中不断流加营养物质，发酵终止时一次移走产物。在青霉素分批发酵过程中，分泌期产生的青霉素约占总量的 70%～80%左右。可见提高青霉素产量的关键是缩短菌体生长期、延长青霉素分泌期并保持青霉素生产的最大增长率。因此，我们不仅要按照产生菌的生理特性选择合适的发酵培养基和发酵条件，而且必须根据发酵过程中的代谢变化对培养基和发酵条件进行控制，使菌体生长既迅速又不易衰老，且能保持青霉素的最大生产速率。在实际生产中，对补料的控制是以固定补料浓度的补料速率作为控制手段。
2、青霉素发酵的过程的主要控制任务还有特点
2.1 青霉素发酵的过程的主要控制任务青霉素发酵过程中，产物青霉素的生产是整个青霉素发酵过程的关键阶段，此阶段是在发酵大罐中进行，目的是为了使微生物分泌大量的抗生素。
2.1.1 为通入发酵藏的消毒空气温度、压力、流量
2.1.2 尾气温度、压力、C02含量和氧含量
2.1.3 冷却水进出口温度，冷却水进口压力和流量
2.1.4 发酵罐温度
2.1.5 发酵过程补料量
2.1.6 搅拌电流
2.1.7 发酵液 p H 值
2.1.8 发酵液溶解氧浓度
2.1.9 搅拌速度
2.1.10 发酵液中的菌丝浓度、萄萄糖浓度、产物效价、发酵体积为了更好地研究生化过程的机理，需要对一些物理参数，化学参数，及生理参教进行检测和控制。需要检测的物理参数为.罐温、罐压，冷却水流量及进出口温度，化学参数为：尾气 O2含量、C02含量、溶解氧、pH 值等；生理参数为菌丝浓度，基质浓度、代谢产物浓度等，由于传感器及检测元件等原因，目前这些生理参数还不能直接在线测橄，只能通过建立模型进行在线推算或离线化验分析，另外通过这些在线可测量还可以在线计算一些重要参数，如：氧摄取率、呼吸商、生物热等。罐温、发酵液pH、发酵液中的溶解氧及罐压等环境参数对菌丝的生长、衰老及抗生素的合成有很大的影响，所以本文设计的系统对这几个参数实行了自动控制，这个系统还对发酵体积、发酵液重量等进行了在线检测，有利于生产的统一管理，还有对液位、p H 值、罐温等进行报警监测。
2.2青霉素发酵过程的特点
青霉素发酵过程中，糖液是一种重要的营养物质，补糖量的多少对菌丝代谢有着很大的影响。如果加糖率偏低，将使菌丝的比生长速率过低，从而使发酵液中缺乏足够数量的有活力的菌丝，影响分泌青霉素。如果加糖率偏高，则使发酵向合成菌丝的方向发展，发酵液变得粘稠，菌丝量过高，发酵液的溶解氧很快下降，同时发酵液中残糖过高会产生碳源降解物，从而对分泌青霉素产生限制。目前，青霉素的生产中，糖液的流加量是依据一条固定的加糖率曲线来执行的。此曲线是经过中试得出，再放大到大的生产规模而得来的，而且通过离线优化分析和大雄发酵过程工艺摸索，使得这条曲线不断得到修正且处于一个次优范围。然而在各批发酵过程中，由于基础料来源的差异和各批菌种的特性受种子箱培养情况的影响而不同，同样按照一条固定的加糖率曲线来补糖，有的可能获得高产，有的却不能令人满意。
3、青霉素的发酵的计算机控制
3.1自动控制PH值
因为发酵液中PH值会影响微生物的生长，甚至在微生物合成的时候，也会影响其产物，所以在保证合成效果上，就要控制PH值。青霉素发酵的时候，由于会出现生化反应，所以发酵液中PH值在下降，而且在这一过程中，氮源也随着生物质的合成而融入到液体中，这时PH值又在变化。青霉素在发酵的时候，要保证液体中的PH值可以中和，因此需要在液体中加入碱性物质，通常使用NH3H2O調节，主要是其也属于氮源物质中的一种。通常来说，青霉素主要是生长在酸性物质中，但是在检测发酵液后发现其液体还是以碱性为主，这样的液体其实不适合青霉素菌体的生长，不但影响菌体的生长还会让菌体的衰老加快。因此在控制液体中的PH值时要注意液体中的酸碱性。当PH值超过规定的数值，在调节的时候，就要通过生化反应机理调节。但是这种调节方式会影响菌体的生长速度，一般情况下很少使用，现在使用较多的调节方式就是高比例的PID。可是这种方式又会使过渡的时间延长，因此在调节的时候既要保证调节效果，又要保证其过渡以及速度。
3.2自动控制溶解氧
青霉菌的类型属于好氧型，以此在发酵的工程中要考虑到液体中的溶解氧浓度。在控制其浓度的时候可以利用消毒空气，将其注入到发酵罐中。为了能够让青霉菌达到氧气的要求，就要在系统开始使用之前，调节消毒空气，而且保证消毒空气量是最大的。通过调节消毒空气，可以让罐内的氧达到标准。但是要注意的是，如果使用的消毒空气过多，那么消耗的能量也就增多。通过消毒空气来调节氧的浓度是有效的，但是在调节的时候，还要考虑到节能的因素。青霉菌在发酵的时候有自己的生活化特点，再让菌体能够正常生长的时候，要为菌体的控制回路设置一个数值，使菌体能够合理的代谢。控制回路上首先要调节溶氧的浓度，如果其浓度在下线或者是比下限少，可以根据偏差增加消毒空气数量，然后将阀门开大。如果浓度比溶氧的下限高，那么就要相应的减少消毒空气，并且关闭阀门。
4、结束语
本篇文章主要是讲述了在青霉素发酵的时候，使用计算机的方式控制。因为计算机应用的领域多，在青霉素领域上也会使用计算机，而且这符合我国计算机的发展。通过计算机在控制青霉素发酵的时候，可以提高控制效果，也显现出了计算机在控制过程中的优势地位。在控制青霉素发酵过程中，应该将发酵的知识与以往的控制经验连在一起，从而保证合理的控制。微生物发酵过程是多变的，通过对其的控制可以掌握发酵的规律，因此要控制发酵过程。
参考文献：
[1] 熊伟丽，姚乐，徐保国. 混沌最小二乘支持向量机及其在发酵过程建模中的应用[J]. 化工学报. 2013（12）
[2] 庄绪君，李宏光. 基于遗传算法与迭代动态规划混合策略的青霉素发酵过程优化控制[J]. 计算机与应用化学. 2013（09）
[3] 梁小凡，熊伟丽，杨薇薇，徐保国. 青霉素发酵过程的2DPCA建模及监测[J]. 计算机应用研究. 2014（04）