发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物(主要是微生物)和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量;利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

发酵工程主要分为三个部分：上游工程，中游工程和下游工程;在这三个部分中的中游工程是其最重要的部分，它关系到企业的效益问题。要想实现生物发酵工程的低投入高产出的目的，我们就必须对发酵罐内的物理、化学条件进行精确的控制，从而使微生物细胞达到最佳的性能，生产出大量的产物。通常需要控制的参数有温度、压力、pH、溶氧等。

温度对发酵的影响：?温度对发酵过程的影响是多方面的。(1)它会影响各种酶反应的速率：根据酶促反应的动力学来看，温度升高，反应速度加快，呼吸强度增加，最终导致细胞生长繁殖加快。但随着温度的上升，酶失活的速度也越大，使衰老提前，发酵周期缩短，这对发酵生产是极为不利的;(2)改变菌体代谢产物的合成方向：例如，在四环类抗生素发酵中，金色链丝菌能同时产生四环素和金霉素，在30℃时，它合成金霉素的能力较强。随着温度的提高，合成四环素的比例提高。当温度超过35℃时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素;(3)影响微生物的代谢调控机制。除这些直接影响外，温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度。基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率。某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。

温度控制方案：发酵罐的温度控制最大的特点就是滞后性相当严重，这就给我们的控制带来不小的难度，使用标准的PID控制已经很难满足要求。

单纯的PID控制方案存在的问题：由于被控变量只有罐内温度，而罐内温度的滞后性比较严重，就导致罐内温度到达设定温度时夹套里的温度已经降得很低，从而致使罐内温度会持续降低，同时单回路PID的抗干扰能力比较弱，无法满足较快的调节速率和较高控制精度。

目前我们比较成熟的发酵温度控制解决方案主要有两种:(1)模糊控制方案：控制方案就是根据实际的输入输出的数据，参考现场运行人员的操作经验来实现对温度的控制，简单来讲就是将人工控制温度的一种操作规则用程序来实现，实际应用中该方案也实现很好的控制效果。(2)PID串级控制方案：PID串级控制避免了单回路PID控制的缺点，它有两个被控变量，罐内物料的温度时主被控变量，夹套温度是副被控变量，冷冻水流量为操纵变量。该方案在控制罐内温度的同时也会控制夹套的温度，不会使两者的温差变得很大，从而避免了温度降过头的情况，在实际应用中取得了很好的效果，应用也比较广泛。当然，该方案还可以根据实际需求做出相应的优化，比如：采用双回路或是多回路温度传感器来实现温度的精确测量，从而提高温度调节精度;

Deltav控制系统：网络构架 灵活、简洁，点对点通讯能够有效地分散风险，所有网络节点均可实现即插即用，大大减少了工作量和维护时间;Deltav硬件 灵活、可靠，采用冗余网络、电源、CPU、卡件等，并可实现在线扩展;Deltav软件易学、易用，操作界面更加人性化;AMS智能设备管理可实现对设备的远程组态、调试、诊断、监控，实现可预测性维护;Deltav控制系统中包含了多种先进的控制方式：PID串级控制、分程控制，模糊控制、批量控制等;

罗斯蒙特一体式温度变送器：可靠、稳定、精度高，并带有HART通讯协议，配合Deltav和AMS系统使用能够实现对仪表的组态、调试、诊断、监控，大幅度提高系统的可靠性，确保生产过程的可持续性。

小结

当然还有其他的控制方案可以实现比较好的发酵罐温度控制，这里就不一一介绍，上述温度控制方案已经在发酵生产中运用的很成熟，能够实现现阶段发酵生产对温度控制的要求。当然，在生物发酵领域还有其他重要的控制参数，比如：PH、溶氧等;我们也都有比较成熟的控制解决方案，实现对整个发酵过程中关键物理、化学参数的精确控制，实现产品品质和生产效率的提高。相信随着生物发酵领域对产品品质和生产效率的不要求不断提高，以及对工业自动化更深刻的了解，生物发酵行业会越来越多的将这些好的温度、PH、溶氧等控制方案应用到生产过程中去。