發(fā)酵設備裝置隨著生物技術的迅猛發(fā)展日新月異

我國每年采用大量的搖瓶或不同規(guī)模的生物反應器進行生物技術產(chǎn)品的研究或生產(chǎn)，每年有相當數(shù)量的生物技術工程項目實施。但是，我國生物技術產(chǎn)品的核心生產(chǎn)裝置——生物反應器的制造水平令人擔憂：目前，生物反應器生產(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)缺乏生物技術研究實力，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的迅猛發(fā)展，開展生物反應器的同步開發(fā)。

目前，美國、巴西等國家的發(fā)酵裝置已達2000立方米以上。大型裝置的利用也帶來新的技術問題。目前國內(nèi)發(fā)酵過程工業(yè)放大主要是根據(jù)經(jīng)驗放大，體現(xiàn)在使單位體積功率相等、單位體積通氣比相同或選用相同的攪拌槳形式等，然而實際情況很難把握。后來又引進了化學工程的冷態(tài)試驗方法，對罐內(nèi)流型進行充分研究，最后根據(jù)其混和傳遞特點，進行大型生物反應器設計。但是，實際情況有時偏差也很大。發(fā)酵過程放大困難的原因就在于放大時不可能同時做到幾何相似、流體運動學相似和流體動力學相似。在小試研究中，當某一個對生產(chǎn)產(chǎn)生影響的重要因素沒有被觀察到，而這個因素恰恰在放大時成為關鍵因子時，就會造成整個發(fā)酵過程的失敗。為此，在發(fā)酵過程放大研究時，要在以代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵實驗裝置上進行研究，由此可在放大的設備上得到相同的反映代謝流等生理數(shù)據(jù)的變化曲線。但是，以上工作還只是生理代謝參數(shù)相似的放大原則，并不足以確定大型發(fā)酵設備的幾何結(jié)構(gòu)和動力結(jié)構(gòu)等設計參數(shù)。因此，將放大規(guī)模的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為操作或設計參數(shù)還需要一個研究過程。