页数：191页文件大小：10.62 MB来源： 发酵工程与设备ppt课件
本课件讲解发酵动力学的两个层次与产物合成动力学模型，依次展开分批发酵、连续发酵、补料分批发酵与固态发酵的过程规律与计算，并系统介绍温度、泡沫、压力、pH、溶解氧等发酵参数的检测方法与控制手段。
第六章 发酵动力学与发酵过程控制：要点如下。
本征动力学的定义：1、本征动力学（又称微观动力学）在没有传递等工程因素影响时，生物反应固有的速率。 该速率除反应本身的特性外，只与各反应组分的浓度、温度、催化剂及溶剂性质有关，而与传递因素无关。
反应器动力学的定义：2、反应器动力学（又称宏观动力学）在一反应器内所观测得到的总反应速率及其影响因素，这些影响因素包括反应器的形式和结构、操作方式、物料的流动与混合、传质与传热等。
生物反应动力学的多样性：要点如下。
发酵动力学的研究对象：要点如下。
产物合成动力学的物料平衡：一、产物合成动力学 在连续培养的条件下，由生长、基质利用和产物形成的物料平衡方程，可以看出产物的形成与生长和细胞浓度的关系
细胞的生长速率方程：1、细胞的生长细胞量的积累速率= 细胞生长速率－细胞的消失速率X—菌体浓度μ—比生长速率F0—培养液移走速率V—培养液体积
基质的利用速率方程：2、基质的利用基质的消耗速率= 补料中基质的添加速率－生长消耗基质的速率－产物合成用去基质的速率－维持所消耗基质的速率－基质的移去速率
基质消耗的参数说明：要点如下。
维持系数m的含义：m为维持系数，它表示单位浓度的细胞在单位时间里用于细胞物质的转化、营养物质的运输、产物的分泌等生命活动所消耗的基质量。
产物形成的速率方程：3、产物的形成产物形成的速率=产物合成速率－产物移去速率－产物被破坏速率K—产物破坏常数
间歇发酵的碳源方程：这些方程对稳态和非稳态发酵过程均适用，但在非稳态发酵过程中得到其方程解是困难的。 如果过程中不存在补料或产物的移去，即为间歇发酵，那么碳和能源的方程可改为
碳源去向与基质利用比速率：显而易见，碳源（一般是培养基组分中成本最高的）被用于细胞的合成和生命活动的维持以及产物的合成中。 重排上式得—基质利用的比速率
类型Ⅲ 生长非相关型：要点如下。
习惯上把与生长无关联的产物称为次级代谢产物，他们的合成发生在生长停止之后。次级代谢作用的一个重要特征是，产物的生成只有在生产菌处于低的生长速率条件下才能发生。所以生长速率有可能是分解代谢产物的阻抑作用因子，而与营养限制无关。
qP与μ的关系图：与μ之间的关系图
qP与μ负相关模型：qP与μ为负相关联的模型，例如黑曲霉产生黑素，其qP与μ关系可表示为当要考虑到产物可能存在分解时，则方程可改写为
发酵动力学讨论题：要点如下。
第二节发酵过程的代谢变化规律一、分批发酵1.概念分批发酵是指在一封闭培养系统内具有初始限制量基质的一种发酵方式
分批发酵的过程概述：发酵工业中常见的分批方法是采用单罐深层培养法，每一个分批发酵过程都经历接种，生长繁殖，菌体衰老进而结束发酵，最终提取出产物。 这一过程是在某些培养液条件的支配下，微生物经历着由生到死的一系列变化阶段，在各个变化的进程中都受到菌体本身特性的制约，也受周围环境的影响。
分批发酵的特点：要点如下。
分批培养的菌体生长曲线：要点如下。
分批培养生长曲线图：分批培养条件下微生物的生长曲线
分批发酵的典型类型：要点如下。
生长型反应的消耗曲线：生长型被消耗的葡糖碳和细胞碳t
并行反应：并行反应
相继反应：葡萄糖酸葡萄糖葡萄糖内酯（中间物）相继反应浓度t
分段反应：葡萄糖被利用山梨醇被利用分段反应t细菌浓度的对数
例 葡萄糖相继反应求解：例：葡萄糖、葡萄糖内酯和葡萄糖酸分别用A、B、C表示，其浓度分别为a、b、c，他们的相继反应如下：K1、K2为反应速率常数。 葡萄糖、葡萄糖内酯和葡萄糖酸，在反应系统中的浓度变化分别为：假定：K1=0.1，K2=0.05，葡萄糖原始浓度a0=1（任意单位），试作图分别解上述相继反应。
例解 初始条件与积分常数：解：依题意：开始反应前：b=0c=0 a=a0=1
例解 积分常数的代入：将已知数代入得积分常数
相继反应浓度数据表：tabca+b+c01001100.36790.47730.15481200.13530.46510.39961300.04980.34670.60351400.01830.23400.74771500.00670.15070.84261600.00250.09460.90291700.00090.05860.94051
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分批发酵讨论题：要点如下。
提高生长得率的措施：要点如下。
基质比消耗速率qs：要点如下。
体积产率与产物比速率：要点如下。
总生产率与最高生产率：总的生产率可用从发酵过程的起点到终点的直线斜率表示，最高生产率可通过原点与单产曲线相切的直线的斜率表示，切点位置的细胞浓度或产物浓度比终点（最大值）低。 总生产率:
总生产率与运转周期：要点如下。
丝状微生物发酵的产率：4.丝状微生物发酵的产物产率和基质的利用霉菌和其它丝状微生物发酵产物的产率和基质利用的动力学是很复杂的，典型的例子是青霉素发酵
最适基质起始浓度：要点如下。
菌丝分枝程度的优化：要点如下。
搅拌强度与氧传递：（3）为了提高氧的传递速率，对深层发酵过程似乎宜采用剧烈的搅拌，但是对于青霉素等利用丝状微生物的发酵过程来说，中等程度的搅拌对高产有利。 对此有几种解释，普遍的认为是剧烈的搅拌所施加的剪切力会影响霉菌的形态，促进菌丝过多分枝，而使产量下降。
连续发酵的操作原理：二、连续发酵把新鲜的培养基连续地供给均匀混合的发酵系统，同时又以相同的速度把含有细胞和产物的发酵液从发酵系统中抽出便可使发酵过程连续化，并且使发酵罐内的液量维持恒定不变，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。
恒定状态与对数生长期：要点如下。
连续培养系统的类型：（一）连续培养系统恒化器：能维持恒定的发酵液体积的培养容器恒浊器：恒定发酵液中的细胞浓度塞流型反应器：（Plug-flow）微生物培养器。 细胞浓度和养分浓度随其所处的位置不同而变化
恒化器：恒化器
恒化器的菌体密度控制：这样，既可获得一定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密度的菌体。
恒浊器：恒浊器
恒浊器的光电控制：是一种根据反应器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养装置。 在这一系统中，当培养基的流速低于微生物生长速度时，菌体密度增高，这时通过光电控制系统的调节，可促使培养液流速加快，反之亦然，并以此来达到恒密度的目的。 因此，这类反应器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的。 在恒浊器中的微生物，始终能以最高生长速率进行生
活塞流反应器：活塞流反应器
活塞流反应器的特点：要点如下。
三种连续发酵装置对比：恒化器(A)、恒浊器(B)和活塞流反应器(c)中的连续发酵
连续培养的细胞量平衡：（二）连续培养的原理1、基于细胞量的物料平衡细胞的进入速率－细胞的流出速率＋细胞的生长速率－细胞的死亡速率＝细胞的积累速率
单级恒化器的稳态方程：通常添加到单级恒化器中的新鲜料液是不含菌的，故，而且几乎所有的连续培养过程的比生长速率大大超过比死亡速率（），简化后：在连续培养系统达到稳定状态时，上式可变为：
F/V在连续培养技术中被称为稀释速率，用符号“D”表示(1)（等于培养液在罐中平均停留时间的倒数）在稳定状态下，细胞的比生长速率等于稀释速率。
限制性养分的物料平衡：2、基于限制性营养成分的物料平衡养分进入系统的速率－养分流出系统的速率－用于生长的养分消耗速率－用于维持的养分消耗速率－用于产物形成的养分消耗速率＝养分在系统中的积累速率
限制性养分稳态浓度：和生长相比，细胞用于维持的限制性营养成分的需求往往是很低的即），而且产物形成的需求也可忽略，因此可略去。 故在稳定状态下，则以代入上式，得(2)
稳态方程的三点假定：要点如下。
连续培养的生长模型：要点如下。
临界稀释速率Dc：该模型表示，生长速率只是限制性营养成分浓度的函数，并假定与其它营养成分或其它环境因素无关。 如将它用于连续培养可得：Dc－临界稀释速率，代表恒化器所能运行的最大稀释速率。
限制性养分稳态浓度方程：Dc通常相当于在分批培养中细胞的最大生长速率。 解上式的S，使S成为D的函数，得一限制性养分的稳态浓度的方程：(3)
稳态细胞浓度与稀释速率：将其代入，得一把稳态细胞浓度同稀释速率关联起来的表达式：(4)
恒化器参数变化规律：根据式(3)、(4)，在理论上恒化器中各参数的变化如图所示：
连续培养的细胞产率：（三）产率发酵工艺的优劣是根据转化率和总的产率评价的，在连续培养中，细胞产率P（g/L⋅h）可由下式确定：
最大产率的稀释速率Dm：将式代入得：为了找到达到最大产率值时稀释速率Dm，可通过P对D的导数求得：
最佳化的折衷方法：如果Y仍然不受D的影响，可解上式求D：(5)从上式可见，达到最大细胞产率的稀释率，并不等于达到最大细胞得率时的稀释率。 因此，过程的最佳化往往必须采取折衷的方法，要同时考虑到产率、转化率和流出液的残留基质浓度。
分批与连续产率的比较：要点如下。
连续与分批产率之比：连续培养产率与分批培养产率之比为：
分批与连续产率对比表：分批和连续培养产率的比较分批培养中最大比生长速率（h-1）分批培养中最大比生长速率（h-1）0.050.090.804.60.100.211.06.80.200.531.29.50.401.5
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微生物产物形成的比较：2.微生物产物的形成在比较分批发酵和连续发酵的发酵过程产物的产率时，从经济的角度出发，不仅要考虑过程产物产率，而且也要考虑发酵液离开发酵系统后进入回收工段时的产物的浓度，因为产物回收的成本与要处理的液体量成正比而与产物的浓度成反比。
讨论 什么是恒化器？ 什么是恒浊器？ 稀释率的定义是什么？ 在连续培养处于稳定状态时会出现什么样的现象？为什么？ 从细胞产率角度分析，若菌体生长速率足够快，采用何种发酵方式有利？
恒化器实际与理论的对比：要点如下。
四种异常现象：要点如下。
碳源限制性恒化器：要点如下。
氮或硫酸盐限制恒化器：要点如下。
钾镁磷酸盐限制恒化器：要点如下。
非恒化连续培养：要点如下。
连续发酵的优点：要点如下。
连续发酵的菌种稳定性：要点如下。
杂菌污染问题：要点如下。
污染菌的物料平衡：假设连续培养系统被外来的生物Y、Z和W污染，这些污染菌的积累速率可用以下物料平衡式表示：污染菌积累的速率＝污染菌进入的速率－污染菌流出的速率＋污染菌生长速率式中X’是污染菌Y、Z和W的浓度，在稀释率为D时的残留限制性基质浓度为S。
污染菌与生产菌竞争曲线：将污染的生物Y、Z和W的生长速率－基质浓度曲线与连续培养系统中作为生产菌的生物X的曲线作比较，分别示于图（a）、(b)、(c)。
污染菌Y的一次性污染：要点如下。
污染菌Z的积累：要点如下。
污染菌W与稀释速率：要点如下。
稀释率与培养基浓度控制：要点如下。
分批与连续培养的污染差异：在分批培养中，任何能在发酵培养液中生长的污染物将存活和开始积累，但在连续培养中污染物能否生长取决于它在培养环境中的竞争能力。 因此用连续培养技术可选择性地积累一种能有效使用限制性养分的菌种。
生产菌株突变问题：2.生产菌株突变问题 微生物在复制过程中难免会出现差错引起突变，一旦在连续培养系统中的生产菌细胞群体中的某一个细胞发生了突变，而且突变的结果使这一细胞获得在给定条件下高速生长的能力，那么它就有可能像杂菌Z一样，取代系统中原来的生产菌株，而使连续发酵过程失败。
多种基质的发酵作用：要点如下。
混合培养技术：要点如下。
带细胞循环的单级恒化器：（七）简单恒化器的改进1带有细胞重新循环的单级恒化器
细胞再循环的比例与浓缩：如把出口中的一部分菌体再循环使用，能改善简单恒化器的性能，然而要做到无杂菌污染的再循环是困难的，因而微生物反应的再循环操作受到限制。 α为再循环的比例，c为浓缩因子，X1和X2代表离开发酵罐和细胞分离器的发酵液中的细胞浓度。
细胞循环的物料平衡：基于细胞量的物料平衡为：注入的培再循环排出的生长出细胞的养基中带液流中细胞的细胞积累进的细胞的细胞在系统达到稳定状态时，解上式，代入，并假设补入的培养基没有菌种，得：
循环系统的基质平衡：基于生长限制性基质的物料平衡为：随注入的再循环基质基质基质培养基流流进的排出消耗积累入的基质基质
稳态细胞浓度方程：在稳态下解上式，代入，得稳态细胞浓度方程：将代入上式：
循环系统的Monod关系：为了建立生长速率与基质浓度的关系表达式，可再应用Monod模型。 经转换后变为：将代入得：代入X1式：
循环与常规恒化器对比：按这些方程作的曲线与常规的恒化器相应的曲线作比较，如图：曲线E和B是在出口处测量的细胞生产率，A是带有细胞循环的发酵罐的细胞浓度，C是带有细胞循环的排出细胞浓度。
细胞再循环提高产率：要点如下。
多级连续培养系统：2多级连续培养第一种多级连续培养系统如图示：
第二级细胞量平衡：在第一级连续发酵系统中，基于细胞量和限制性基质的物料平衡与单级恒化器的一样。 第二级连续培养系统的细胞量的物料平衡可写成：细胞细胞细胞细胞流进流出生长积累速率速率速率速率
第二级基质平衡：第二级恒化器中的限制性基质的物料平衡：基质基质基质基质进入流出消耗积累速率速率速率速率
两级稳态解的比较：表示第二级罐中细胞和限制性基质的物料平衡上两式的稳态解与第一级的解作比较示于表中：细胞量基质第一级第二级第二级带补料
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第二级补料的作用：如果向第二级发酵罐添加物料液，此液流可以含有限制性营养物质，也可以含有附加的其他营养物质、诱导剂或抑制剂，则这种连续培养系统便可以用来研究微生物的代谢调节作用。 在此系统中，第一级为第二级连续提供了生理状况始终如一的微生物细胞群体。
补料分批发酵的概念：三、补料分批发酵 补料分批发酵也叫半连续发酵、半连续培养，流加发酵（fed-batchfermentation），它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。
分批补料系统的特点：要点如下。
低基质浓度的优点：要点如下。
三种操作方式的比较：分批、连续、补料操作方式的比较方式优点缺点分批发酵1一般投资小2易转产、生产灵活3分批操作中某一阶段可获得高的转化率4发酵周期短，菌种退化率小1因放罐、灭菌等原因，非生产时间长2经常灭菌会降低仪器寿命3前培养和种子的花费大4需较多的操作人员或自动控制系统连续发酵1可实现有规律的机械、自动化2操作人员少3反应器体积小、非生产时间少4产品质量稳定5操作人员接触毒害物质的可能性小6测量仪器使用寿命长1操作不灵活2因操作条件不易改变，原料质量必须稳定3若连续灭菌，加上控制系统和自动化设备，投资较大4必须不断地排除一些非溶性的固型物5易染菌，菌种易退化补料发酵1操作灵活2染菌、退化几率小3可获得高的转化率4对发酵过程可实现优化控制5因经常灭菌会降低仪器使用寿命1非生产时间长2需较多的操作人员或计算机控制系统3操作人员接触一些病原和有毒产品的可能性大
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发酵方式讨论题：要点如下。
固态发酵的定义：要点如下。
固态发酵的特点：要点如下。
固态发酵的优缺点：要点如下。
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固态发酵的非均一性：固态发酵存在一个显著特点，即菌体、基质、产物均处于一个非均一的发酵系统中，尤其是在一个大规模的固态发酵系统中，随着发酵的进行，菌体呼吸产热，料芯散热慢，菌体生长、基质利用和产物合成都处在一个非均匀的系统之中，致使发酵不能稳定进行。
固态发酵的工程问题：要点如下。
固态发酵的传质：要点如下。
供氧与颗粒内传质：要点如下。
在生长时期，由于微生物的大量摄取，氧被消耗，固体床较深时中间氧浓度有可能为零，成为厌氧区。氧浓度变为零处的床层深度称为临界床厚度，事先求出或测出临界厚度对反应器的设计很有用处，可使反应器效率提高。
通气与氧传递途径：要点如下。
固态发酵中的传热：要点如下。
固态发酵在资源环境的应用：四、固态发酵的应用1．固态发酵在资源环境上的应用（1）生物燃料(biofuel)（2）生物农药(biopesticide)（3）生物转化(biotransformation)（4）生物解毒(biological detoxification)（5）生物修复(bioremediation)
固态发酵生产有价值物质：2．生产有价值的物质固态发酵可用来生产许多有价值的物质，例如谷物或者谷物残余物营养的富集，发酵食品、酶、色素、抗生素、生物杀虫剂、有机酸和风味化合物的生产。
固态发酵产品的种类：生产生物活性化合物生产酶生产有机酸生产其他化合物黄曲霉素纤维素酶柠檬酸L-谷氨酸曲霉素漆酶反丁烯二酸色素细菌内毒素聚半乳糖酶乳酸胡萝卜素赤霉素木聚糖酶五倍子酸黄原胶玉米素乙酰乙酸酯酶琥珀酰甘露糖麦角素木糖酶乙醇头孢菌素儿茶酚氧化酶芳香化合物头孢菌素C脂肪酶维生素B12、B6四环素谷氨酸酶核黄素、硫胺素、烟碱放线紫红植酸酶亚油酸环孢菌素A单宁酶生物表面活性剂真菌酚β-葡萄糖苷酶Li-和Mn-过氧化酶生物杀虫剂、除草剂固态发酵的应用领域
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固态发酵设备的六种形式：固态发酵设备 按照固态培养方式分为六种形式：浅盘式反应器填充床反应器流化床反应器转鼓式反应器搅拌反应器压力脉动反应器
发酵参数的检测和控制：第三节发酵参数的检测和控制 建立各种监测系统，对于发现和分析发酵过程中出现的问题，及时对发酵过程实施人工控制，是发酵过程高产和稳产的重要条件。
发酵参数检测的困难：要点如下。
对传感器的要求：要点如下。
在线检测的补救办法：可用以下补救办法弥补缺乏在线测定的传感器：⑴传感器可用一些化学试剂进行冷灭菌，然后用无菌手段安装到罐内。 ⑵采用连续取样或罐外循环的办法，把传感器安装在罐外流动样品槽内，用化学试剂对整个罐外循环系统灭菌，再用无菌水冲洗，再与发酵罐内接通。
物理环境参数的监测：一、发酵过程中的直接参数的检测㈠物理环境参数的监测⒈温度的影响及检测⑴影响发酵温度的因素
⑴影响发酵温度的因素发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热：
生物热Q生物：要点如下。
搅拌热Q搅拌：搅拌热Q搅拌：在好气性培养的发酵设备中都有大功率的搅拌。 搅拌器带动发酵液作机械运动，造成液体与设备之间、液体与液体之间的摩擦，产生数量可观的热。
蒸发热Q蒸发：要点如下。
辐射热Q辐射：辐射热Q辐射：因罐内外温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射。
发酵热的时间变化：由于Q生物、Q蒸发和Q显在发酵过程中是随时间变化的，因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化。 为了使发酵保持在一定温度下进行，必须采取措施，如在夹套层或蛇管内通入冷水来控制，对小型发酵罐，散热较快，需用热水保温。
温度对发酵的影响：⑵温度对发酵的影响由于微生物反应是由各种生物酶参加的反应，所以从酶动力学角度看，温度升高，反应速度加大，生长代谢加快，产物生产期提前。 但酶本身很易因热而失去活性，温度越高，酶的失活也越快。 它表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，产物产量减少。
温度对代谢的间接影响：温度除了直接影响发酵过程中各种反应速率外，还会通过改变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。 此外，温度还会影响生物合成或代谢调节的方向和最终产物。
最适温度的选择：⑶最适温度的选择 最适温度：最适于菌体生长和产物合成的温度。 不同的菌体，不同的培养条件，不同的酶反应，不同的生长阶段，最适温度应是不同的，而且菌体生长的最适温度不一定等于产物合成的最适温度。
分阶段温度控制：要点如下。
泡沫的产生及其影响：2．泡沫的控制⑴泡沫的产生及其影响由于通气、搅拌、代谢气体的产生等原因以及培养基中蛋白质、糖份、代谢物等能够稳定泡沫的表面活性物质，使发酵液产生泡沫。
逃液的负作用：要点如下。
泡沫控制的两类方法：要点如下。
机械消泡：要点如下。
消泡剂消泡：要点如下。
对消泡剂的要求：要点如下。
工业常用消泡剂：要点如下。
压力的测量：要点如下。
轴输入功率的测量：要点如下。
搅拌器转速范围：5．搅拌器转速不同大小的通用型发酵罐搅拌器转速范围罐的容积（升）转速范围（r.p.m）罐的容积（升）转速范围（r.p.m）3200～200020050～40010200～120050050～30030150～100010，00025～20050100～80050，00025～160
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空气流量的测量：要点如下。
料液流量的检测：7．料液流量 常用的流体流量检测器有转子流量计、电磁流量计和通过测定发酵罐的重量变化间接测定液体流量的应变器。
浊度的测定：要点如下。
pH对菌体的影响：㈡化学环境参数的检测1、pH⑴pH对菌体的影响及发酵过程pH变化发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一个重要的参数。 不同环境的pH对菌体细胞产生明显的作用。
pH变化对细胞的影响：要点如下。
pH值的重要性：尽管pH变化对菌体细胞影响是多种多样的，其最后的作用结果也各不相同，但菌体细胞对pH的变化是异常敏感的，所以pH值是发酵过程中很重要的参数。
培养液pH变化的原因：培养液pH变化是在特定环境条件下微生物生命活动的综合结果，在同一时间也许既存在着pH上升的因素，又存在着使pH降低的可能，最后趋势则取决于这些因素的综合结果。 对于这些由于菌体代谢所引起的pH变化，如果不加以控制的话，必然会干扰微生物反应的正常进行。 因此，需要对pH进行控制。
pH电极的测量原理：要点如下。
指示电极：指示电极
参比电极：参比电极电极反应为：
AgCl电极：AgCl电极的结构和原理都和甘汞电极相似。 电极电位产生于银与的界面，其电极反应为：此电极的优点是在较高温度时，电极电位较稳定，一般可以用于250℃以下。
发酵液pH测量电极：要点如下。
复合玻璃电极：复合玻璃电极把氯化银参比电极和玻璃电极组合在一起，形成单根的玻璃装置，使用安装就很方便。 如果改变球泡玻璃的组成配方，使能耐高温蒸煮（达135℃），就可以成为一个在发酵工业上广泛使用的pH电极发送器。
发酵液pH的控制：要点如下。
溶解氧的传递过程：2溶解氧 氧由气相溶解到液相，然后经过液流传给细胞壁进入细胞质，以维持菌的生长和产物的生物合成。
溶氧电极法的优点：溶氧电极法测量的优点：操作简单，受溶液中其他离子干扰小，可以快速连续就地测量，以满足发酵罐等设备中氧浓度的控制要求。
尾气中O2浓度的测定：要点如下。
尾气中CO2浓度的监测：要点如下。
间接参数的获得：要点如下。
呼吸商RQ：呼吸商RQ是反映发酵系统中微生物细胞生理特性情况的参数，综合反映了菌体细胞对有关营养基质代谢情况的信息，它在数值上等于细胞生命活动产生的CO2的摩尔数与所消耗的氧的摩尔数之比:
间接参数的在线计算：在装备有电脑和测定各种直接参数的传感器的发酵系统中，这一参数可由电脑根据各种传感器测定的直接参数随时向发酵操作人员提供。 所需的直接参数包括：由顺磁气态分析仪和红外CO2分析仪提供的无菌空气中和发酵系统排出的尾气中的氧气和CO2的分析数据，流量计提供的气体流量和温度计、压力计以及湿度计提供的温度、压力和湿度等数据。 还需要一个由这
氧的吸收速率：电脑还可以随时提供由上述直接参数求得的其它间接参数。 如，氧的吸收速率可以从下列氧的平衡式由电脑运算求得：
氧吸收与生长速率的关系：氧的吸收速率在氧为限制性基质的条件下与细胞的生长速率有如下的关系：
氧平衡式的运算形式：上式可以重排成便于电脑运算的形式：
碳源物料平衡关系式：根据碳源物质的物料平衡，也可获得碳源物质与微生物细胞生长的类似关系式：
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