生物工程生物技术专业英语翻译(七)

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1、第七章仪器化7.1介绍本章主要介绍发酵过程中检测和控制的仪表。显然这些仪表并不时专门用于生物发酵领域的，它们在生物工程或相关的领域中也有广泛的应用。在实际中，大多数应用与生物工程的分析仪表并不是由生物工程发展的产物，至今，生物学家常用的仪表是在化学工业中应用的而发掌出来的。但是，这些精确的仪表并不是为更加复杂的生物反应专门设计的，在计算机控制出现以后，这表现的更加明显。计算机自动化的发展主要基于各种探测器的发展，它们可以将有意义的信号转化成控制动作。现在适合于提供发酵过程详细参数的适当仪器已经有了很大的改进，这可以提高产量和产率。遗憾的是，在商业化中实现这些自动控制还很困难，

2、但是改变这种情况只是时间的问题。本章只讨论现有的仪表和设备，它们目前都有各自的局限性。计算机控制是目前发酵工程中的惯用语，不久之后，发酵过程也许真的可以和计算机匹配。但是在这一进步过程中，我们开始考虑一句谚语，“工具抑制创造性思维”。计算机控制需要在线仪表，我们在章中会有涉及。7.2术语如果我们所有对生物工程过程的理解需要仪表，我们真正熟悉我们所用的仪表就非常重要，否则我们就会对这些仪表的适用性和特性产生错误的判断。下面对一些常用的性质加以介绍。反应时间通常是描述90％输入信号转换成输出信号所需要的时间。作为经验法则，用于生物系统的仪表的反应时间要小于倍增时间的10％。因此，

3、在典型的发酵工程中，如果倍增时间是3h，超过18min反应时间的仪表将无法完成在线控制。很多仪表有更小的反应时间，它们通常被用于一些其它样品的操作，它们的测定和控制动作的之后时间更长。灵敏度是衡量仪表输出结果变化和输入信号变化之间的关系。通常，考虑到高灵敏度的仪表可以测量微小的输入变化，灵敏度越高的仪表越好。然而，仪表的其它参数，如线性，精确性，和测定范围也是选择仪表的考虑因素。输入与输出的线性关系是二者最简单的关系，校正过程也最为容易。分辨率是可以测定的输入信号的最小值，通常以仪表读数最大偏转角的百分数来表示。残留误差是指输出结果与输入保持恒定时的真实结果的偏离值。重现性永

4、远不要被忽视，只要有可能，就要对仪表进行校正，尤其是那些测定氧气和二氧化碳测定的仪表。7.3过程控制在过程控制中，有三种可能实现的目标：（1）保持变量随时间不变（2）使变量随时间按规定的趋势变化（3）优化系统变量的一些函数第一个目标可以通过调整实现，第二个目标可以通过伺服机构第三个目标可以通过最佳控制实现。在过程控制系统中，有四种变量：（1）受控变量（2）干扰变量（3）控制变量（4）参比变量受控变量是输出变量，即我们希望控制的变量。控制变量是输入变量，即我们正在控制的变量。干扰变量是输入变量干扰受控变量通过其它非控制变量，参比变量是理想的受控变量的值。7.4通气量检测在通气发

5、酵中空气通过发酵罐以提供氧气，同时还要将二氧化碳出去，否则会影响菌种的代谢活动。在塔和空气上升的生物反应器中，空气也可以作为搅拌动力。通常，空气流率在0.5～1.5vvm之间。过高的空气流率应该避免，因为这会表面气体速度过快。空气流速一般通过改变流量计控制区域手动控制。如果压力改变，要采用控制阀使流速保持不变。转速剂浮子的位置可以由附近的感测器探知，但是如果需要过程控制的信号，热质流量计根为普遍应用。表7.5说明其结构，有两个探头阅读气体通过一根加热管后，流入气体和流出气体的温度差来计算气体的流量。7.6温度测定大多数的微生物只有在很小的范围内保持最佳的生物活性。热能很容易传

6、送进入细胞，因此，温度控制是一个非常重要的过程参数。并且，温度影响一些和温度无关一些仪表的性质，因此，这些仪表能够通过手动，最好是自动完成温度补偿回路是非常重要的。7.6.1电阻电热计改种电热计基于的原理是金属的电阻随温度的升高而增加。它们用一定长度的金属线制成，通常为减少尺寸将金属线制成线圈状。当电流通过线圈时，电压改变，电压的改变又是和温度相关的。热度计本身的反应时间在1s数量级，但是通常，将它们放入保护套中，这将增加它们的反应时间为5s～10s。7.6.2热敏电阻热敏电阻是由半导体制成的，半导体的导电率随温度的增加而增加。当与热源接触良好时，它们的反应时间在1s数量级。

7、将它们放入保护套中也会增加它们的反应时间。热敏电阻非常敏感，但是输出结果并非完全现行。对温度的微小变化就会产生很大的变化，热敏电阻适应于有限的温度范围，在这个温度范围内，热敏电阻对温度的反应是呈线性变化的。热敏电阻的价格也是相对比较昂贵的。7.7流变学测定粘滞性，流体流动所受到的阻力，可以用来表征液体流变学的特性，这是一个非常重要却有容易被忽略的过程参数。生物反应器的性质受到发酵液流变性质的影响，因此，能够快速准确地测定液体流变学性质的仪表非常重要。液体的粘滞性由剪切力－剪切率决定，如图7.6所示，不同