正在进行时--发酵工艺控制要述

喜雨

谢谢，先搬板凳学着:P:

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叶赫娜兰孤城

第二讲
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1.1.2与监测过程的关系

1.1.2.1在线函数
1.1.2.2离线函数
1.1.2.3函数与代谢过程关系

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1.1.2与监测过程的关系
综上所述，我们对发酵工程做一个简略的结构分析，除去设备，动力等外围支持，大致，可以认为发酵工程由及部分构成呢？
1，        菌种
2，        发酵过程
3，        提取
4，        过程控制（即，“取样—分析—反馈”体系的正常运转，包括看罐组，消毒工段，工艺组，由技术员和车间技术副主任常抓）
5，        过程维护（对控制进行支持，包括化验室和无菌室）
以上，再加上设备安装维护维修，动力（水电气冷风），再加上涉产人员管理和发酵文档管理，就构成了发酵工程的全部。而所有部分，都是围绕第四项，发酵过程控制展开的。
这就是发酵。
下面继续：
以下，着重甄别或正名几个概念，以便初次听课人员遇到以下几个词汇时，能明确其中真实的含义。

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第一，        关于“工业”这个词，强调两点，（1）工业的目的，（2）工业的最本质特点。
第二，        什么是“发酵”。
工业的目的，并不是一般说的“利润”---如果工业的目的是利润，那么，农业，如种植业，养殖业，难道就不为了利润吗？甚至商贸业，倒买倒卖也是为了利润啊，那为什么真正的工业出现以前，整个人类社会商业化一直没有实现呢？是什么力量，使得在短短几十年到几百年的时间，人们发疯一样把大量资金注入工业呢？----事实上，“资本”这个词，就是工业催生的----在工业以前，没有真正意义上的“资本”，那只能叫资金。仅仅一般泛泛而谈的“利润”，并不是工业的目的，工业的目的，是可以提前预知的“利润”----正是利润可以提前预知，才改变了人们的投资（或“投机”）习惯，而之所以工业可以提前预知利润，只不过是因为工业化，提供了可以提前计算，并可以精确计算的成本，而可以提前精确计算成本，就是靠着工业不同于其他行业的一个体系，即“取样-分析-反馈”体系来实现的----这就是工业的本质特征。
可以说，不管规模大小，有“取样-分析-反馈”体系的，就是工业，同样，也与规模无关的，没有这个体系的，就不是工业。
比如，种植业，由于种植业始终不可以建立精确的“取样-分析-反馈”体系（只能近似的，处于低级并粗略的模拟这个体系，结果是每年的收获不可能完全提前预知），而算不上真正的工业模式。处于同样地位的还有养殖业----所谓“大规模”，所谓“工厂化”，也只不过是“工厂化”而已，并不是真正的工厂，同理，算不上真正的工业。
另一个需要正名的是“发酵”这个词。
在这儿，无意就这个词的拉丁语系的词根大谈什么“冒泡”，也不想因为中国上古就进行酒类“发酵”而考证发酵和祭祀之间的关系，进而，也不就这个词进行广义的描述，而把一切微生物培养都叫做“发酵”，同理，也不区分厌氧与好氧（这没有任何实际生产的意义，徒增其乱而已。）----我做的，是要把发酵这个词最狭义的，最精确的描绘出来----也即，“发酵”，之所以会催生出“发酵生理学”这个学科的原因是什么，或者，就是这个“发酵生理学”上的“发酵”的意思，或者，发酵的本意（是这个词使用的本意，不是起源时的意义）是什么。
发酵的本意，就是，微生物的工业化培养。

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注意两点：
1，        这个词汇既然包含“工业的意义”，则，“取样-分析-反馈”体系是必须的，而且是精确的，有效的----虽然相比其他行业，也是特殊的。
2，        同理，既然包含有“工业”，则成本的精确 计算也是必须的----虽然相比其他行业，计算是复杂的。
承认了“发酵”的工业化属性，则这两点是无需额外明确，不证自明的。
那么，我们提到发酵是工业，而工业的本质特征是“取样-分析-反馈”体系的存在（并工作），事实上，就是这个体系，保证了发酵过程的存在，而所谓发酵过程工程，也就是利用发酵生理学原理，对这个体系进行操控，来完成所有的发酵工程工作—包括菌种和后提取--这是发酵核心的核心。而发酵的这个体系是特殊的地方是什么呢？其实在前面已经讲过了。对，就是细胞（或细胞群，或其代谢生理参数）的复杂性使然。
细胞的本质作为复杂系的不可精确描述性和工业化成本对精确的过程描述的内在需求，就构成了发酵的所有矛盾----整个发酵过程，甚至整个发酵工程的所有问题，都只不过是这个矛盾在作祟。（包括后提取的化工合成部分----这部分化工工作者一直生活在发酵，或发酵液的阴影之中而终生不能自拔----他们，这群优秀的化工人员，对发酵液流变性质的理解，使他们在面对传统化工工程师时充满自负感。）
认清了这一点，就使工作方向变得明确起来----这是牵一发而动全身的那个“一发”的所在----当然，牵动它，也很容易，这个以后回想剥洋葱一样，层层剥开。

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如果我们考察现实中“复杂”的存在，我们会发现复杂被引入的节点----简单点说，把常见变化，或运动，分为三类（其实这个分法是愚蠢，低能和短视的，不过这个分类方式比较简单，姑且用之吧----不论精神，仅仅在物质世界里说，这个分类方式，就不知道把“结构”这个概念放在何处，而结构，功能，以及结构和功能之间或相互的对应关系，是研究和利用复杂系----特别是开放的复杂系所不可避免的----“碰巧”细胞就是个开放的复杂系----其实一点也不是碰巧，现实中所有的复杂系，如细胞，如细胞群，如组织，器官等等，全都是开放的----结构，开放等这些在以后需要时再引入，现在先按照这个分类方式描述），即，物理变化，化学变化和生物变化。并且按照分类原则，实际上每上一级的变化，包含有下一级的变化，比如，往细一点说，无机化学变化包含有物理变化----能量，动量，质量，方向的变化，而有机化学包含有无机化学的变化原子间距，价态，电子偏移，热量正负变化等，当然，它比无机化学多了更加复杂的结构，如空间构象，角度，也产生了稳定性（相对于功能，而不是相对于结构的）等问题--- ---那么，复杂是在哪一步被引入的呢？

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在生物变化。

也就是说，一进入生物变化，就进入了复杂的世界，模型，公式----包括经验公式----都变得低能起来，而未来，甚至过程，甚至现在，都变得模糊起来，不可描述。
我常说，复杂系的特点是“在一切条件可知的情况下，过程不可描述，未来不可知”，这句话是相对于简单系的特点“一切条件可知，一切未来可知”而言的。实际上，由于复杂系往往起源自另一个复杂系，所以，“一切条件可知”只不过是个美丽的假设----如果觉得复杂系起源自另一个复杂系还不够复杂，那么，恭喜你，其实复杂系还有另一个“起源”模式，叫“自起源”，即，这个复杂系就起源自它自己，与之相对应的是“自组织”或“自结构”或“自功能”----随你怎么叫，反正一个意思，就是，在外部条件变化不是太苛刻的情况下，复杂系有自己的“选择性”----又像撞大运一样，这次细胞又撞上了----就微生物，也就是发酵来讲，细胞就是“自起源”的----每一个微生物细胞从有生命开始就没有死过----它明明确确的就是地球上起源的第一个细胞----它一直没死，其他已死或未死的细胞，都是它直接或间接分裂的----同时，它又自组织----这还不够变态的话，我在告诉你，发酵过程工程，还不能面对独立的细胞----它只能面对细胞群。就这样实现工业化，就这样吊诡和变态！

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把工业也分成这三层变化，即，物理变化，如，机械制造等，化学变化，如，有机合成等，生物变化，没有“如”和“等”了----很明确，就一种，就是发酵----发酵，是唯一的工业化生物变化，它包含有物理变化---水电气冷风和设备安装维护维修，和化学变化----产物的分离纯化与合成---也叫后处理。
那么，作为工业化的这三种变化的区别，特别是和新区别是什么呢？在这儿不泛泛讲了，直接讲核心，核心就一个，“取样-分析-检测”的体系不同----不是物质上的，不是工具和手段，而是理念上的，或客观规律上的（其实急死人的就是，如果工科可以引入“天命”或“道”，“器”的概念，我就想说，不是“器”层面的不同，而是“道”层面的不同，简单明了，不用解释----可惜，工科没有这个习惯，我也只好饶舌几句），是价值评价系不同造成的整个评价体系的不同，这个不同，最紧密的链接的，是对成本的核算方式也不同。
打个比方说，还是由于细胞的复杂性所决定，我们看一下，机械制造，化工合成和发酵，虽然都需要围绕成本核算问题来达成生产目标，但是究竟有什么不同。
可以这样认为，机械制造，就像子弹或炮弹，化工合成，像导弹，发酵比较奇怪，像是骑自行车。带来生产上的区别就是，在“取样-分析-反馈”体系中，机械制造重视起点和终点，而化工合成注重过程中的矫正，发酵呢？除了注重过程，还在加上一个特性，就是，用尽可能多的平行参数，对统一过程进行描述。

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比如，pH，糖消耗，氮，磷的消耗，生物量变化，氧和二氧化碳的变化，产热速率，产物产生，（以上就是描绘发酵生理学的常用参数----它表现的是看不见的变化---结构的复制，延续和互相影响，而结构变化，这些，是不会出现在数据上的----但是，只有强调结构及结构的关系，强调其“功能”，才能解释低生物量时出现高产的所谓“反常”问题----当然，一般的讲发酵生理的书或过程工程师，也是不讲的，不仅不讲结构的传递，甚至就不引人“复杂系”的概念----其实，如果不承认细胞是复杂系，不承认复杂的存在，就根本不能说“发酵是系统工程”这句话----这就是我说，“发酵是系统工程”人人都在说，却不是人人都能讲的原因。）其实就是复杂系交叠代谢的过程，每一个参数都不是“纯净”的参数，而是整体代谢相关且自相关并相互相关的，这些参数所描述的过程，只能总结为“代谢”，而不仅仅是糖的消耗或合成之类。是明确的“同一过程”---虽然这个过程也比较复杂----的不同描述。与此同时，还要密集取点----这样一来，就真的像骑自行车一样了----你不知道过程具体怎样，你只知道你有一个相对明确的目标。
多参数描绘同一过程，密集且均匀取点，是发酵过程工程控制的特点。这个特点，是由工业化要求精确描述以实现成本控制，和细胞（或细胞群，或其生理代谢）是复杂系的本质造成数学（起码目前）不可描述的矛盾所决定的。而调和或弥合这个矛盾，就成了发酵过程工程师的唯一工作。