高效、節(jié)能的大型發(fā)酵裝置的應(yīng)用是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵

我國每年采用大量的搖瓶或不同規(guī)模的生物反應(yīng)器進(jìn)行生物技術(shù)產(chǎn)品的研究或生產(chǎn)，每年有相當(dāng)數(shù)量的生物技術(shù)工程項(xiàng)目實(shí)施。但是，我國生物技術(shù)產(chǎn)品的核心生產(chǎn)裝置——生物反應(yīng)器的制造水平令人擔(dān)憂：目前，生物反應(yīng)器生產(chǎn)企業(yè)大都從事中低檔產(chǎn)品生產(chǎn)，以仿制為主，著重于以降低生產(chǎn)成本為目的的零部件替換研究。由于這些企業(yè)缺乏生物技術(shù)研究實(shí)力，以及工藝、工程、裝備一體化的研究體系，因而不能隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，開展生物反應(yīng)器的同步開發(fā)。

發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)與制造技術(shù)（如罐體材料、焊接、拋光、夾套結(jié)構(gòu)與制造、攪拌裝置制造技術(shù)等）應(yīng)先進(jìn)，以為今后的發(fā)酵過程優(yōu)化與放大設(shè)計(jì)提供重要的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在中試系統(tǒng)中，一個(gè)重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是生物反應(yīng)器群控技術(shù)的過程控制與數(shù)據(jù)處理。這不是通常意義的下位計(jì)算機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的。因此，如何根據(jù)不同情況選用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就成為一個(gè)重要問題。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在生物反應(yīng)器系統(tǒng)中可以選用單片計(jì)算機(jī)、PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場總線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)等。其中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)與大容量計(jì)算機(jī)相結(jié)合可以很好地適應(yīng)發(fā)酵中試系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)處理要求。此外，還可以將智能嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能模塊技術(shù)、高性能網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、綜合自動(dòng)化控制技術(shù)與生物反應(yīng)控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，使每個(gè)罐被一個(gè)現(xiàn)場總線模塊獨(dú)立控制，各個(gè)罐相互獨(dú)立，用分散的虛擬控制站取代集中的控制站，以增加系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，多個(gè)罐的控制回路可用以太網(wǎng)連到一個(gè)IPC組成的操作站，組成小型的局域網(wǎng)，并采用常規(guī)控制系統(tǒng)軟件包對所有發(fā)酵罐進(jìn)行控制，達(dá)到高安全性和連續(xù)操作。同時(shí)，以上位計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)通訊的集中顯示系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有貯存量大、數(shù)據(jù)處理方便和人機(jī)界面直觀的特點(diǎn)。

“大型化”趨勢形成放大技術(shù)需跟上幾十年,隨著發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)酵工程設(shè)備趨向大型、高效和自動(dòng)化。傳統(tǒng)生物技術(shù)產(chǎn)品，如一些氨基酸、抗生素及發(fā)酵輕化工產(chǎn)品的發(fā)酵設(shè)備都在幾十升到幾百立方米以上。一些原來采用小規(guī)模發(fā)酵罐的老廠搬遷至新廠區(qū)，發(fā)酵罐的規(guī)模也普遍放大。另外，近年來隨著基因工程酶生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，如基因工程植酸酶的研究成功，又由于飼料添加劑的需求量大，研制用于基因工程產(chǎn)品高密度高表達(dá)的大型生物反應(yīng)器已勢在必行。高效、節(jié)能的大型發(fā)酵裝置的應(yīng)用也是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。