生物发酵工程是指利用微生物或细胞的特定职能结合现代工程技术，为人类出产特定指标产品的一种新技术。生物发酵技术与日常生涯缜密有关，好比我们常见的酒精和面包就是生物发酵的产品。随着生物技术的急剧发展，现代生物发酵技术越来越多的利用于生物医药行业，好比在胰岛素、滋扰素、疫苗多种生物医药产品出产中起着关键作用。凭据发酵前提分歧，生物发酵可分为好氧发酵和厌氧发酵。好氧发酵重要分为液体表表造就发酵、多孔或颗粒固体造就基表表上发酵和通氧深层发酵几种步骤。厌氧发酵选取不通氧的深层发酵。生物发酵凭据其操作方式和工艺流程也能够分为分批式发酵、流加式发酵、半陆续发酵、灌流式发酵和陆续发酵等几种步骤。生物发酵是指用来进行生物发酵的容器在生物发酵工艺中，生物发酵罐作为关键设备，节造生物发酵中关键参数，确保生物发酵能够得到优质、高产、低耗的产品。
生物发酵过程中pH值对发酵指标物的出产起着至关沉要的作用。各类微生物成长都必要相宜pH值。超过合适的pH值领域，微生物的成长会受到抑造甚至殒命，导致生物发酵失败。同时，在分歧pH前提下，发酵过程中酶的活性也会分歧，影响微生物生物代谢的速度。有些微生物在分歧pH前提下，代谢产品种类和质量也不一样。所以对于生物发酵过程中pH值的有效丈量和实时监控是极度沉要的。
生物发酵罐通常都配有pH探头，实时监测发酵液的pH值。由于生物发酵罐在发酵前后都要进行高温蒸汽灭菌，而常用的生物发酵温度通常只有(25～35)℃,所以选用的pH电极在常温领域必要有较高的活络度，同时必要能够耐受至少125℃,30min的灭菌温度要求。通常生物发酵罐使用耐受温度的原位pH电极。为了确保pH电极丈量的正确性，在使用过程中必要定期对使用的pH电极进行校准和守护。校准能够使用市面上采办的pH尺度物质，把稳校定时必要将温度调整至标称温度(通常为25℃)。日常使用过程中，应定期对pH探头进行洗濯，并且增长电极缓冲液(通常为(3～5)mol/L的氯化钾溶液)。
微生物在其最适的温度领域内，成长速度会随着温度升高而增长，所以在最适温度领域内，发酵温度越高，成长周期就会缩短。但是温度过高反而会抑造微生物的成长。很多产品的行程速度对于温度也有肯定的要求，好比金色链丝菌在低于30℃时，合成金霉素的能力较强，然而在大于35℃的前提下，金霉素的合成终场，转而合成四环素。所以对于生物发酵过程中温度节造及发酵了局样品产率有着至关沉要的影响。
生物发酵过程中，温度节造重要从菌种的成长阶段及出产情况进行选择。在造就过程中，微生物会分化氧化造就基中的营养物质，散发一部门热量造成系统温度升高。同时，机械搅拌也会造成热量增长，所以罐体必要凭据温度探头的丈量值进行温度节造。而大部门生物发酵罐都带有原位灭菌职能，因而在灭菌过程中温度节造也极度沉要。若是灭菌温度达不到预设温度，就会直接导致生物发酵过程传染，从而导致生物发酵失败。
生物发酵罐的温度探头通常选择PT100探头，探头长度凭据罐体大幼有所区别。温度探头不变性相较于pH探头越发不变，但是也必要定期进行校准和标定，保障温度探头正确。
大部门微生物和细胞的成长都必要合适的氧气浓度，所以溶氧是需氧发酵节造中最沉要的参数之一。造就液中溶氧的几多会对发酵产品的形成及产量产生分歧影响。同时对于溶氧的实时监控能够有效节造生物发酵的实时状态。生物发酵过程中溶氧值异常偏高，注明造就基中含有的指标菌体较少，已经殒命，造就基中的氧气无法得到有效利用，需实时查找原因。发酵过程中溶氧异常偏低，通常注明造就基可能受到传染，导致杂菌成长，亏损了大量的氧气。
溶化氧电极必要时时进行守护。在贮存一段功夫之后，建议使用前和使用一段功夫后更换电解液，且在使用前须通电极化。溶氧电极在使用前都要进行标定，通常生物发酵的溶氧探头都是选取百分比显示模式。通过对0%和100%的情况进行标定。校准介质可所以空气或者鼓和介质。若是是在空气中进行校准，必要将探头擦干，待读数不变后起头校准；若是使用鼓和介质为校准介质，通常是将发酵罐搅拌开至最大，同时通气大量鼓和空气一按功夫后进行校准。0%的数值点能够配置容解氧零氧标定溶液进行校准。
生物发酵过程中必要一向的搅拌，使罐内各个区域达到气液分散、固液悬浮、混匀、传热等要求。通常的生物发酵过程蕴含气液固三相，即空气、CO2等气体产品、液态造就基和生物细胞及载体颗粒。气液固三相通过搅拌装置进行混匀，达到稳态。生物发酵的搅拌过程必要把稳：大无数生物颗粒对剪切力较为敏感，剪切作用可能影响细胞的天生速度和组成比例。所以若是搅拌速度过快会直接粉碎生物细胞，无法得到预期的发酵成效；搅拌速度过慢又会导致混匀不充分，可能会造成部门微生物缺氧，影响发酵效能。
生物发酵罐通常选取机械式搅拌的模式，在发酵罐的顶部通常设有搅拌电机，通过带头搅拌轴达到对生物发酵罐中搅拌混匀的作用。生物发酵罐的搅拌转速能够直接通过光电转速表进行丈量和质量节造。部门发酵罐只给出了电机的功率值，必要定期进行丈量，以保障搅伴转速的不变。
生物发酵过程的流量节造也极度关键。生物发酵罐通常通过各类流量计调控反映中的补料、通气、排气、调节pH等多项参数。生物发酵过程中必要节造的流量重要蕴含液体流量和气体流量两种。气体流量重要是节造生物发酵中必要的气体，如空气、CO2等，通常与溶氧丈量和压力丈量有关联。而节造生物发酵罐中的液体流量，重要是节造各类物质补料速度，从而达到对造就基各类理化机能的调控。同时，液体流量还要节造夹套水流量，用来节造发酵罐的温度。
生物发酵过程中的液体流量通常是通过液体流量计进行节造。凭据发酵罐体的大幼，液体流量计的量程分歧。流量计能够拆卸进行送检质量节造，或是通过串联尺度液体流量计进行校准。气体流量节造通常使用浮子流量计、质量流量计等，也能够通过拆卸的方式定期进行计量溯源。
造就基的灭菌和发酵过程都必要检测压力的变动，罐压的维持是为了预防表界空气进入造成杂菌传染。因而，必须使发酵系统压力维持高于表界大气压，同时罐压能够直接影响二氧化碳和氧气的溶化度。但是过高的压力会影响微生物DNA复造，降低出产率。
生物发酵罐压力丈量通常是通过压力表丈量罐体内压力，能够直接对压力表进行检定，确保罐内的压力正确，或者通过无线压力传感器在罐体内实时丈量罐内压力。
除了上文总结的生物发酵常用关键节造参数以表，生物发酵罐还有其他参数必要节造。如消泡电极节造、尾气检测、称沉检测等多项参数都对生物发酵的产率有着至关沉要的影响。生物发酵过程是一个综合多学科的生物反映过程，科学地对生物发酵罐的各项参数进行有效地计量检测和溯源，能够有效保障生物发酵指标物的产率，提高经济效益。
