正在進(jìn)行時(shí)--發(fā)酵工藝控制要述

葉赫娜蘭孤城

實(shí)際上，發(fā)酵過程工程師，就是通過量化來實(shí)現(xiàn)“不可量化”的----他量化掉的東西越多，就越接近不可量化的核心，就達(dá)到了不可量化的盡可能高的高度，而這一切之所以發(fā)生，就是因?yàn)?，發(fā)酵所面對(duì)的客體，是一個(gè)一個(gè)的細(xì)胞，是生命，是現(xiàn)實(shí)中最客觀又不可預(yù)知的實(shí)實(shí)在在的復(fù)雜系----這個(gè)復(fù)雜系，目前遠(yuǎn)還不可被數(shù)學(xué)所模擬----其實(shí)即便被模擬，也是不可被預(yù)知的---當(dāng)然這牽扯到更吊詭的數(shù)學(xué)和哲學(xué)問題，在此不做展開了。（----這就引出了發(fā)酵過程工程師所始終面對(duì)的問題----工業(yè)化大生產(chǎn)對(duì)數(shù)學(xué)描述的極度依賴和生命的事實(shí)上的不可描述性。）
以細(xì)胞（微生物個(gè)體），或菌株（微生物群體）這一個(gè)套在一起的“客體”的兩面，所建立的生產(chǎn)體系是什么樣的呢？
首先，要有菌體保藏，取出以備應(yīng)用，這就要有菌種室及相關(guān)人員，構(gòu)成菌種部分。其次，它要擴(kuò)大，這就要發(fā)酵車間的一二級(jí)種子罐，然后，要生產(chǎn)，就要發(fā)酵罐，配套的呢？要有各個(gè)工段及崗位，為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)副主任或工藝員對(duì)過程的控制，要配有看罐工，工藝組，配合工藝組，要有化驗(yàn)室。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)過程得以進(jìn)行，就需要霉菌室（或“無菌室”）來對(duì)過程無菌的監(jiān)控。為了使每批發(fā)酵可以從一個(gè)“零點(diǎn)”開始，我們還要配上消毒工。然后，在零零總總牽扯出一批一批形形色色與過程相關(guān)的周邊設(shè)備和崗位。發(fā)酵出來的發(fā)酵液呢，要打入后處理工段，牽扯到一整套----實(shí)際上是比“全套”還全的化工工藝及設(shè)備----后處理要實(shí)現(xiàn)固液分離，合成或修飾，提取，純化等過程，由于發(fā)酵液的粘度，相似代謝物的存在而與化工常見溶媒不同，復(fù)雜一點(diǎn)的發(fā)酵好后處理過程比一般的有機(jī)化工要困難的多了。
這樣就按照先后，從菌種活化到產(chǎn)品，依次用到的學(xué)科或行業(yè)就有，微生物學(xué)，機(jī)械制造，鍋爐，電力，發(fā)酵工程（獨(dú)立于微生物學(xué)----微生物學(xué)屬于理科，發(fā)酵工程屬于工科），電氣化控制，應(yīng)用數(shù)學(xué)，化工，系統(tǒng)科學(xué)等不同學(xué)科，應(yīng)用的思路有，微生物學(xué)思路，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化思路，數(shù)學(xué)描述（量化擬合）思路，化工思路，這些都不算變態(tài)，最變態(tài)的是，由于數(shù)學(xué)不提供描述復(fù)雜系的可能，最后還有一個(gè)，叫“非量化推理”思路（有些發(fā)酵過程工程人員----如華東理工大學(xué)----原華東理工學(xué)院，無錫輕工業(yè)學(xué)院----后來的江南大學(xué)，等，就喜歡把這種思路叫做“藝術(shù)”，發(fā)酵是一門藝術(shù)而不是一門技術(shù)就是這么來的---其實(shí)，如果非說發(fā)酵是一門藝術(shù)，那它的極端特殊處就是，它是一門極度依賴技術(shù)，甚至是本身就是由技術(shù)建立起來的藝術(shù)----它是極度的量化所建立的非量化大廈。----這點(diǎn)是發(fā)酵工程的難點(diǎn)中的難點(diǎn)），最后，再加上一個(gè)，叫做系統(tǒng)工程思路。以上這堆東西，有組織，有先后，也有先先后后的按照某種潛在的價(jià)值觀的指導(dǎo)，層層交錯(cuò)在一起，就是發(fā)酵過程思路----這個(gè)潛在的價(jià)值觀，不可明確描述，原因很簡(jiǎn)單---它本身，是由復(fù)雜系交織成的更大的復(fù)雜系所決定的----決定它的，是細(xì)胞，是生命，是復(fù)雜系。

葉赫娜蘭孤城

可是，實(shí)際上，在真正應(yīng)用的時(shí)候，發(fā)酵過程工程人員，或合格的發(fā)酵過程工程人員，并不以過程先后把整個(gè)生產(chǎn)工藝穿在一起，原因是從事的這個(gè)行當(dāng)，他就不被允許這樣扁平的思考問題，自己也就不能允許允許自己扁平的看待問題了----對(duì)于一個(gè)發(fā)酵過程工程人員，看法（看到盡可能真實(shí)，深入），要比想法重要的多，而作法，只不過是看法向想法延伸時(shí)一個(gè)微不足道的結(jié)論----要做到看到的比想到的更多，更深入，就不會(huì)扁平的看問題了。
那么，事實(shí)上整個(gè)發(fā)酵過程是怎樣結(jié)合在一起的呢？不解決這個(gè)視點(diǎn)上的問題，整個(gè)從菌種，到發(fā)酵，到后處理的發(fā)酵工程，就只不過是一盤無組織的散沙，也就談不上生產(chǎn)了。
事實(shí)上，在發(fā)酵工程中，所謂后提取，只不過是發(fā)酵過程的延續(xù)，而菌種，只不過是發(fā)酵過程的準(zhǔn)備---甚至，都算不上是發(fā)酵過程的準(zhǔn)備---它只不過是發(fā)酵過程眾多的影響因素中的一條，還不是最關(guān)鍵的一條而已。
后提取是發(fā)酵過程工程師一開始發(fā)酵就考慮進(jìn)去的，而菌種，可以，也必須是發(fā)酵過程工程師通過菌種室人員“指定”過其代謝型的（首先是車間菌種室，進(jìn)而是總公司菌種室----總公司菌種室只負(fù)責(zé)基礎(chǔ)菌種保藏，基本復(fù)壯和選育，更進(jìn)一步的復(fù)壯，選育，以及生產(chǎn)前的擴(kuò)大，由車間菌種室完成）。

葉赫娜蘭孤城

1.1.1與菌種和后提取的配合過程
在發(fā)酵工程中，所謂后提取，只不過是發(fā)酵過程的延續(xù)，而菌種，只不過是發(fā)酵過程的準(zhǔn)備。
為什么這么說呢？在發(fā)酵液的性質(zhì)。而發(fā)酵液的性質(zhì)，決定于發(fā)酵液的構(gòu)成----發(fā)酵液中含有大量的（大部分情況下是單細(xì)胞的）個(gè)體----即便是多細(xì)胞，如絲狀微生物，其在發(fā)酵液里的存在狀態(tài)，也是以大量獨(dú)立的細(xì)胞團(tuán)為個(gè)體。這個(gè)“大量個(gè)體”，量達(dá)到什么程度呢？大到每個(gè)個(gè)體的代謝，都不再受到任何重視，而表現(xiàn)出某種宏觀上的同一性----這個(gè)同一性，就成了發(fā)酵過程工程師所面對(duì)借以控制其細(xì)胞水平或亞細(xì)胞水平代謝的唯一手段。而它的表現(xiàn)就是，明明是沒有任何組織分化的細(xì)胞群（個(gè)體群），卻由于個(gè)體的存在數(shù)目太多，而形成某種近似于高等動(dòng)物的有組織的“生理代謝”了，這個(gè)在群體培養(yǎng)時(shí)產(chǎn)生的宏觀上的“生理代謝”，是完全超越組織和器官以及所謂系統(tǒng)（消化系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)等），似乎憑空產(chǎn)生的----畢竟，微生物是一個(gè)描述概念，而沒有嚴(yán)格意義上的界定界限。對(duì)微生物最嚴(yán)格的描述，大概也就是“沒有組織分化的生物”，那么，這個(gè)“生理代謝”的唯一物質(zhì)支持，就是“原始”細(xì)胞（相對(duì)高等生物）本身能夠形成更高一級(jí)代謝的潛力和細(xì)胞群中個(gè)體的量足夠大。在這個(gè)不是“虛構(gòu)”但卻并不是真的“生理”現(xiàn)象下，催生了一門工科科目，就叫做“微生物生理學(xué)”或，更專業(yè)一點(diǎn)，叫“發(fā)酵生理學(xué)”。而發(fā)酵過程控制，就和以這個(gè)學(xué)科為核心。

葉赫娜蘭孤城

也因?yàn)榘l(fā)酵液是由細(xì)胞群和其液體介質(zhì)（含有固體雜質(zhì)）構(gòu)成----這個(gè)是每個(gè)車間工人或行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員每天看得見的----也就必須承認(rèn)其代謝的復(fù)雜性—所謂“微生物生理”只不過是細(xì)胞群體代謝的宏觀描述，而沒有完全意義上的像吃片阿司匹林就可以解熱去疼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以用發(fā)酵生理學(xué)對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行描述本身就具有近似性。相比之下，發(fā)酵液不是牛頓流體（高粘度，可壓縮，而且往往密度小于水---離開發(fā)酵罐，它是在水面上浮著的；另外，他還是液相，固相，氣相，膠體四相及其相關(guān)膜系統(tǒng)形成的混合體），而對(duì)其性質(zhì)的影響，反而相比之下微乎其微了----這些東西，都可以明確，簡(jiǎn)單的量化或近似化而得到處理----大不了多搞幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程就行了。在細(xì)胞群體代謝下，靠近產(chǎn)物會(huì)形成大量類似代謝物----同樣都是有機(jī)物，有近似結(jié)構(gòu)，有類似分子量----這就需要發(fā)酵過程工程師與化工工程師完成一個(gè)協(xié)同，以使得發(fā)酵過程的后處理得以實(shí)現(xiàn)。

葉赫娜蘭孤城

發(fā)酵生理學(xué)作為發(fā)酵行業(yè)的核心內(nèi)容，也不是化工工程師可以輕易理解的，往往進(jìn)行后處理的工程師不可以指導(dǎo)或指揮發(fā)酵過程，按照化工工程師想當(dāng)然的對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行規(guī)定了發(fā)酵液放罐性質(zhì)的“定制”，一般講都是一廂情愿的，無法實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)際上的發(fā)酵過程工程師與化工工程師的協(xié)同，是由發(fā)酵過程工程師對(duì)化工工藝的了解和理解，盡可能調(diào)整發(fā)酵液性質(zhì)（甚至不惜一定程度上降低產(chǎn)物濃度，即，降低產(chǎn)量）來實(shí)現(xiàn)復(fù)合某些提取，合成工段所必須的要求的相關(guān)妥協(xié)而銜接的。
發(fā)酵液性質(zhì)及其構(gòu)成，引出另一方面的問題是純度問題。
也由于發(fā)酵液由大到具有近似“生理代謝”的細(xì)胞群來進(jìn)行，其代謝顯示某種不可預(yù)知性----細(xì)胞是現(xiàn)實(shí)世界中完整復(fù)雜系中最小的一個(gè)，也是最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)----什么是復(fù)雜系呢？并不是簡(jiǎn)單的堆加或量大，其實(shí)細(xì)胞比一輛奔馳小得多，但奔馳是簡(jiǎn)單系或甚至是更大的簡(jiǎn)單系的一部分，而小小的細(xì)胞，本身就是復(fù)雜系，更不用說大量細(xì)胞為個(gè)體形成的細(xì)胞群了----這個(gè)群，還居然呈現(xiàn)出“生理”特征，這就更讓工科人員抓狂了。

葉赫娜蘭孤城

工業(yè)的內(nèi)在要求就要求過程盡可能量化，以實(shí)現(xiàn)過程可控，結(jié)果可預(yù)知，而復(fù)雜系的特點(diǎn)反而就是“在一切條件已知的前提下，過程及結(jié)果不可預(yù)知”，這就使工程人員抓狂一樣要近可能把起點(diǎn)歸零（實(shí)際上不可能像化工，甚至機(jī)械制造一樣真正做到），而過程也要盡可能統(tǒng)一，甚至是同一，最好是同步（當(dāng)然事實(shí)上是也不可能做到）。而負(fù)責(zé)菌種的崗位，更多的思路并不接近工科反而接近理科，其工作首要任務(wù)是保證基因純（也叫DNA純，實(shí)際上就是保證不變異），但是發(fā)酵過程工程要求的是蛋白純（也叫代謝純，即不盡所有細(xì)胞的DNA是一樣的，并且就連代謝方向都是一樣的---當(dāng)然真正的代謝純只是相對(duì)的---其實(shí)相對(duì)優(yōu)勢(shì)的代謝純?cè)谌后w代謝中會(huì)把這種代謝強(qiáng)度累加加強(qiáng)，這是一個(gè)群體代謝是好處，不然發(fā)酵真是完全不可理喻了），由于菌種室由于工作崗位形成的習(xí)慣和價(jià)值取舍慣性，實(shí)際上菌種室是不理解生產(chǎn)上的真正需求的。向菌種室提出合理的，菌種室也能做到的特定要求，就只能是發(fā)酵過程的工作。

還有一個(gè)是與數(shù)學(xué)的關(guān)系。

葉赫娜蘭孤城

發(fā)酵過程工程，對(duì)數(shù)學(xué)的要求是無止境的，而數(shù)學(xué)----在機(jī)械制造和化工合成上發(fā)揮了重大作用，立下赫赫戰(zhàn)功的數(shù)學(xué)，提供了線性代數(shù)和概率論給機(jī)械制造，又提供了大量經(jīng)驗(yàn)公式給化工合成，在最需要它幫助實(shí)現(xiàn)量化以建立一座非量化大廈的發(fā)酵工程上，卻表現(xiàn)為令人惱火的低能。----目前為止，它對(duì)“模糊”的描述是不知所云，它對(duì)“復(fù)雜”的描述更是離題萬里。
由于數(shù)學(xué)的原因，限定發(fā)酵行業(yè)，目前只能是“單一菌株，唯一產(chǎn)物”，多菌種聯(lián)合發(fā)酵和多產(chǎn)物聯(lián)產(chǎn)，基本可以認(rèn)為不可實(shí)現(xiàn)----白酒是，但是，白酒屬于食品行業(yè)，并不屬于工業(yè)發(fā)酵----由于發(fā)酵的最窄的定義就是“工業(yè)水平微生物培養(yǎng)”，所以，白酒屬于不屬于狹義的工業(yè)“發(fā)酵”根本沒有任何疑問----同理，所有多于一個(gè)菌株的培養(yǎng)過程，以及多于一個(gè)產(chǎn)物（單菌株聯(lián)產(chǎn)兩個(gè)或以上產(chǎn)品也只有一個(gè)產(chǎn)物---主產(chǎn)物，副產(chǎn)物是不可能作為量化考察對(duì)象的，只能選一個(gè)）的培養(yǎng)過程，都只能叫“培養(yǎng)”，不能叫“發(fā)酵”，也就不是經(jīng)典意義上的工業(yè)過程了。
因此，給整個(gè)發(fā)酵工程一個(gè)描述，來解釋發(fā)酵過程與菌種和后提取的關(guān)系，就是，利用數(shù)學(xué)技術(shù)進(jìn)行盡可能量化后，以發(fā)酵過程為中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)從菌種到發(fā)酵過程，再到后提取的全程系統(tǒng)控制，因此牽扯到的一切周邊問題，如動(dòng)力（水電氣冷風(fēng)），如“取樣-分析-反饋”體系的建立，如全程成本核算，如全程工程合理化評(píng)估，甚至是人員管理，雖然菌種和后處理也同樣會(huì)用到，但也都是圍繞發(fā)酵過程來展開的。

葉赫娜蘭孤城

這就是發(fā)酵工業(yè)中發(fā)酵過程的地位，以及發(fā)酵工業(yè)的基本結(jié)構(gòu)----即，一切配合，以發(fā)酵過程為中心，一切工作，以此中心展開----畢竟，工業(yè)的目的，并不僅僅是“利潤”，而是“可提前預(yù)知的利潤”，要實(shí)現(xiàn)它，唯物一點(diǎn)講，在發(fā)酵工業(yè)中，就只能尊重細(xì)胞（或細(xì)胞群，或其生理----其實(shí)是一個(gè)東西的不同層次的描述而已），也就必須重視發(fā)酵過程。

山中的漫游者

休息一下，這是自論壇創(chuàng)立以來，最長的一個(gè)帖子了，估計(jì)。

很費(fèi)神的。講完了，估計(jì)孤城老師要好好休息，這很傷元?dú)獾摹?/td>

喜雨

真是當(dāng)老師的啊，我也學(xué)學(xué):hua: