正在進(jìn)行時--發(fā)酵工藝控制要述

喜雨

謝謝，先搬板凳學(xué)著:P:

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葉赫娜蘭孤城

第二講
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1.1.2與監(jiān)測過程的關(guān)系

1.1.2.1在線函數(shù)
1.1.2.2離線函數(shù)
1.1.2.3函數(shù)與代謝過程關(guān)系

葉赫娜蘭孤城

1.1.2與監(jiān)測過程的關(guān)系
綜上所述，我們對發(fā)酵工程做一個簡略的結(jié)構(gòu)分析，除去設(shè)備，動力等外圍支持，大致，可以認(rèn)為發(fā)酵工程由及部分構(gòu)成呢？
1，        菌種
2，        發(fā)酵過程
3，        提取
4，        過程控制（即，“取樣—分析—反饋”體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，包括看罐組，消毒工段，工藝組，由技術(shù)員和車間技術(shù)副主任常抓）
5，        過程維護(hù)（對控制進(jìn)行支持，包括化驗(yàn)室和無菌室）
以上，再加上設(shè)備安裝維護(hù)維修，動力（水電氣冷風(fēng)），再加上涉產(chǎn)人員管理和發(fā)酵文檔管理，就構(gòu)成了發(fā)酵工程的全部。而所有部分，都是圍繞第四項(xiàng)，發(fā)酵過程控制展開的。
這就是發(fā)酵。
下面繼續(xù)：
以下，著重甄別或正名幾個概念，以便初次聽課人員遇到以下幾個詞匯時，能明確其中真實(shí)的含義。

葉赫娜蘭孤城

第一，        關(guān)于“工業(yè)”這個詞，強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)，（1）工業(yè)的目的，（2）工業(yè)的最本質(zhì)特點(diǎn)。
第二，        什么是“發(fā)酵”。
工業(yè)的目的，并不是一般說的“利潤”---如果工業(yè)的目的是利潤，那么，農(nóng)業(yè)，如種植業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)，難道就不為了利潤嗎？甚至商貿(mào)業(yè)，倒買倒賣也是為了利潤啊，那為什么真正的工業(yè)出現(xiàn)以前，整個人類社會商業(yè)化一直沒有實(shí)現(xiàn)呢？是什么力量，使得在短短幾十年到幾百年的時間，人們發(fā)瘋一樣把大量資金注入工業(yè)呢？----事實(shí)上，“資本”這個詞，就是工業(yè)催生的----在工業(yè)以前，沒有真正意義上的“資本”，那只能叫資金。僅僅一般泛泛而談的“利潤”，并不是工業(yè)的目的，工業(yè)的目的，是可以提前預(yù)知的“利潤”----正是利潤可以提前預(yù)知，才改變了人們的投資（或“投機(jī)”）習(xí)慣，而之所以工業(yè)可以提前預(yù)知利潤，只不過是因?yàn)楣I(yè)化，提供了可以提前計(jì)算，并可以精確計(jì)算的成本，而可以提前精確計(jì)算成本，就是靠著工業(yè)不同于其他行業(yè)的一個體系，即“取樣-分析-反饋”體系來實(shí)現(xiàn)的----這就是工業(yè)的本質(zhì)特征。
可以說，不管規(guī)模大小，有“取樣-分析-反饋”體系的，就是工業(yè)，同樣，也與規(guī)模無關(guān)的，沒有這個體系的，就不是工業(yè)。
比如，種植業(yè)，由于種植業(yè)始終不可以建立精確的“取樣-分析-反饋”體系（只能近似的，處于低級并粗略的模擬這個體系，結(jié)果是每年的收獲不可能完全提前預(yù)知），而算不上真正的工業(yè)模式。處于同樣地位的還有養(yǎng)殖業(yè)----所謂“大規(guī)模”，所謂“工廠化”，也只不過是“工廠化”而已，并不是真正的工廠，同理，算不上真正的工業(yè)。
另一個需要正名的是“發(fā)酵”這個詞。
在這兒，無意就這個詞的拉丁語系的詞根大談什么“冒泡”，也不想因?yàn)橹袊瞎啪瓦M(jìn)行酒類“發(fā)酵”而考證發(fā)酵和祭祀之間的關(guān)系，進(jìn)而，也不就這個詞進(jìn)行廣義的描述，而把一切微生物培養(yǎng)都叫做“發(fā)酵”，同理，也不區(qū)分厭氧與好氧（這沒有任何實(shí)際生產(chǎn)的意義，徒增其亂而已。）----我做的，是要把發(fā)酵這個詞最狹義的，最精確的描繪出來----也即，“發(fā)酵”，之所以會催生出“發(fā)酵生理學(xué)”這個學(xué)科的原因是什么，或者，就是這個“發(fā)酵生理學(xué)”上的“發(fā)酵”的意思，或者，發(fā)酵的本意（是這個詞使用的本意，不是起源時的意義）是什么。
發(fā)酵的本意，就是，微生物的工業(yè)化培養(yǎng)。

葉赫娜蘭孤城

注意兩點(diǎn)：
1，        這個詞匯既然包含“工業(yè)的意義”，則，“取樣-分析-反饋”體系是必須的，而且是精確的，有效的----雖然相比其他行業(yè)，也是特殊的。
2，        同理，既然包含有“工業(yè)”，則成本的精確 計(jì)算也是必須的----雖然相比其他行業(yè)，計(jì)算是復(fù)雜的。
承認(rèn)了“發(fā)酵”的工業(yè)化屬性，則這兩點(diǎn)是無需額外明確，不證自明的。
那么，我們提到發(fā)酵是工業(yè)，而工業(yè)的本質(zhì)特征是“取樣-分析-反饋”體系的存在（并工作），事實(shí)上，就是這個體系，保證了發(fā)酵過程的存在，而所謂發(fā)酵過程工程，也就是利用發(fā)酵生理學(xué)原理，對這個體系進(jìn)行操控，來完成所有的發(fā)酵工程工作—包括菌種和后提取--這是發(fā)酵核心的核心。而發(fā)酵的這個體系是特殊的地方是什么呢？其實(shí)在前面已經(jīng)講過了。對，就是細(xì)胞（或細(xì)胞群，或其代謝生理參數(shù)）的復(fù)雜性使然。
細(xì)胞的本質(zhì)作為復(fù)雜系的不可精確描述性和工業(yè)化成本對精確的過程描述的內(nèi)在需求，就構(gòu)成了發(fā)酵的所有矛盾----整個發(fā)酵過程，甚至整個發(fā)酵工程的所有問題，都只不過是這個矛盾在作祟。（包括后提取的化工合成部分----這部分化工工作者一直生活在發(fā)酵，或發(fā)酵液的陰影之中而終生不能自拔----他們，這群優(yōu)秀的化工人員，對發(fā)酵液流變性質(zhì)的理解，使他們在面對傳統(tǒng)化工工程師時充滿自負(fù)感。）
認(rèn)清了這一點(diǎn)，就使工作方向變得明確起來----這是牽一發(fā)而動全身的那個“一發(fā)”的所在----當(dāng)然，牽動它，也很容易，這個以后回想剝洋蔥一樣，層層剝開。

葉赫娜蘭孤城

如果我們考察現(xiàn)實(shí)中“復(fù)雜”的存在，我們會發(fā)現(xiàn)復(fù)雜被引入的節(jié)點(diǎn)----簡單點(diǎn)說，把常見變化，或運(yùn)動，分為三類（其實(shí)這個分法是愚蠢，低能和短視的，不過這個分類方式比較簡單，姑且用之吧----不論精神，僅僅在物質(zhì)世界里說，這個分類方式，就不知道把“結(jié)構(gòu)”這個概念放在何處，而結(jié)構(gòu)，功能，以及結(jié)構(gòu)和功能之間或相互的對應(yīng)關(guān)系，是研究和利用復(fù)雜系----特別是開放的復(fù)雜系所不可避免的----“碰巧”細(xì)胞就是個開放的復(fù)雜系----其實(shí)一點(diǎn)也不是碰巧，現(xiàn)實(shí)中所有的復(fù)雜系，如細(xì)胞，如細(xì)胞群，如組織，器官等等，全都是開放的----結(jié)構(gòu)，開放等這些在以后需要時再引入，現(xiàn)在先按照這個分類方式描述），即，物理變化，化學(xué)變化和生物變化。并且按照分類原則，實(shí)際上每上一級的變化，包含有下一級的變化，比如，往細(xì)一點(diǎn)說，無機(jī)化學(xué)變化包含有物理變化----能量，動量，質(zhì)量，方向的變化，而有機(jī)化學(xué)包含有無機(jī)化學(xué)的變化原子間距，價態(tài)，電子偏移，熱量正負(fù)變化等，當(dāng)然，它比無機(jī)化學(xué)多了更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如空間構(gòu)象，角度，也產(chǎn)生了穩(wěn)定性（相對于功能，而不是相對于結(jié)構(gòu)的）等問題--- ---那么，復(fù)雜是在哪一步被引入的呢？

葉赫娜蘭孤城

在生物變化。

也就是說，一進(jìn)入生物變化，就進(jìn)入了復(fù)雜的世界，模型，公式----包括經(jīng)驗(yàn)公式----都變得低能起來，而未來，甚至過程，甚至現(xiàn)在，都變得模糊起來，不可描述。
我常說，復(fù)雜系的特點(diǎn)是“在一切條件可知的情況下，過程不可描述，未來不可知”，這句話是相對于簡單系的特點(diǎn)“一切條件可知，一切未來可知”而言的。實(shí)際上，由于復(fù)雜系往往起源自另一個復(fù)雜系，所以，“一切條件可知”只不過是個美麗的假設(shè)----如果覺得復(fù)雜系起源自另一個復(fù)雜系還不夠復(fù)雜，那么，恭喜你，其實(shí)復(fù)雜系還有另一個“起源”模式，叫“自起源”，即，這個復(fù)雜系就起源自它自己，與之相對應(yīng)的是“自組織”或“自結(jié)構(gòu)”或“自功能”----隨你怎么叫，反正一個意思，就是，在外部條件變化不是太苛刻的情況下，復(fù)雜系有自己的“選擇性”----又像撞大運(yùn)一樣，這次細(xì)胞又撞上了----就微生物，也就是發(fā)酵來講，細(xì)胞就是“自起源”的----每一個微生物細(xì)胞從有生命開始就沒有死過----它明明確確的就是地球上起源的第一個細(xì)胞----它一直沒死，其他已死或未死的細(xì)胞，都是它直接或間接分裂的----同時，它又自組織----這還不夠變態(tài)的話，我在告訴你，發(fā)酵過程工程，還不能面對獨(dú)立的細(xì)胞----它只能面對細(xì)胞群。就這樣實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，就這樣吊詭和變態(tài)！

葉赫娜蘭孤城

把工業(yè)也分成這三層變化，即，物理變化，如，機(jī)械制造等，化學(xué)變化，如，有機(jī)合成等，生物變化，沒有“如”和“等”了----很明確，就一種，就是發(fā)酵----發(fā)酵，是唯一的工業(yè)化生物變化，它包含有物理變化---水電氣冷風(fēng)和設(shè)備安裝維護(hù)維修，和化學(xué)變化----產(chǎn)物的分離純化與合成---也叫后處理。
那么，作為工業(yè)化的這三種變化的區(qū)別，特別是和新區(qū)別是什么呢？在這兒不泛泛講了，直接講核心，核心就一個，“取樣-分析-檢測”的體系不同----不是物質(zhì)上的，不是工具和手段，而是理念上的，或客觀規(guī)律上的（其實(shí)急死人的就是，如果工科可以引入“天命”或“道”，“器”的概念，我就想說，不是“器”層面的不同，而是“道”層面的不同，簡單明了，不用解釋----可惜，工科沒有這個習(xí)慣，我也只好饒舌幾句），是價值評價系不同造成的整個評價體系的不同，這個不同，最緊密的鏈接的，是對成本的核算方式也不同。
打個比方說，還是由于細(xì)胞的復(fù)雜性所決定，我們看一下，機(jī)械制造，化工合成和發(fā)酵，雖然都需要圍繞成本核算問題來達(dá)成生產(chǎn)目標(biāo)，但是究竟有什么不同。
可以這樣認(rèn)為，機(jī)械制造，就像子彈或炮彈，化工合成，像導(dǎo)彈，發(fā)酵比較奇怪，像是騎自行車。帶來生產(chǎn)上的區(qū)別就是，在“取樣-分析-反饋”體系中，機(jī)械制造重視起點(diǎn)和終點(diǎn)，而化工合成注重過程中的矯正，發(fā)酵呢？除了注重過程，還在加上一個特性，就是，用盡可能多的平行參數(shù)，對統(tǒng)一過程進(jìn)行描述。

葉赫娜蘭孤城

比如，pH，糖消耗，氮，磷的消耗，生物量變化，氧和二氧化碳的變化，產(chǎn)熱速率，產(chǎn)物產(chǎn)生，（以上就是描繪發(fā)酵生理學(xué)的常用參數(shù)----它表現(xiàn)的是看不見的變化---結(jié)構(gòu)的復(fù)制，延續(xù)和互相影響，而結(jié)構(gòu)變化，這些，是不會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)上的----但是，只有強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)其“功能”，才能解釋低生物量時出現(xiàn)高產(chǎn)的所謂“反?！眴栴}----當(dāng)然，一般的講發(fā)酵生理的書或過程工程師，也是不講的，不僅不講結(jié)構(gòu)的傳遞，甚至就不引人“復(fù)雜系”的概念----其實(shí)，如果不承認(rèn)細(xì)胞是復(fù)雜系，不承認(rèn)復(fù)雜的存在，就根本不能說“發(fā)酵是系統(tǒng)工程”這句話----這就是我說，“發(fā)酵是系統(tǒng)工程”人人都在說，卻不是人人都能講的原因。）其實(shí)就是復(fù)雜系交疊代謝的過程，每一個參數(shù)都不是“純凈”的參數(shù)，而是整體代謝相關(guān)且自相關(guān)并相互相關(guān)的，這些參數(shù)所描述的過程，只能總結(jié)為“代謝”，而不僅僅是糖的消耗或合成之類。是明確的“同一過程”---雖然這個過程也比較復(fù)雜----的不同描述。與此同時，還要密集取點(diǎn)----這樣一來，就真的像騎自行車一樣了----你不知道過程具體怎樣，你只知道你有一個相對明確的目標(biāo)。
多參數(shù)描繪同一過程，密集且均勻取點(diǎn)，是發(fā)酵過程工程控制的特點(diǎn)。這個特點(diǎn)，是由工業(yè)化要求精確描述以實(shí)現(xiàn)成本控制，和細(xì)胞（或細(xì)胞群，或其生理代謝）是復(fù)雜系的本質(zhì)造成數(shù)學(xué)（起碼目前）不可描述的矛盾所決定的。而調(diào)和或彌合這個矛盾，就成了發(fā)酵過程工程師的唯一工作。