正在進行時--發酵工藝控制要述

喜雨

謝謝，先搬板凳學著:P:

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感謝分享！

葉赫娜蘭孤城

第二講
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1.1.2與監測過程的關系

1.1.2.1在線函數
1.1.2.2離線函數
1.1.2.3函數與代謝過程關系

葉赫娜蘭孤城

1.1.2與監測過程的關系
綜上所述，我們對發酵工程做一個簡略的結構分析，除去設備，動力等外圍支持，大致，可以認為發酵工程由及部分構成呢？
1，        菌種
2，        發酵過程
3，        提取
4，        過程控制（即，“取樣—分析—反饋”體系的正常運轉，包括看罐組，消毒工段，工藝組，由技術員和車間技術副主任常抓）
5，        過程維護（對控制進行支持，包括化驗室和無菌室）
以上，再加上設備安裝維護維修，動力（水電氣冷風），再加上涉產人員管理和發酵文檔管理，就構成了發酵工程的全部。而所有部分，都是圍繞第四項，發酵過程控制展開的。
這就是發酵。
下面繼續：
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，能明確其中真實的含義。

葉赫娜蘭孤城

第一，        關于“工業”這個詞，強調兩點，（1）工業的目的，（2）工業的最本質特點。
第二，        什么是“發酵”。
工業的目的，并不是一般說的“利潤”---如果工業的目的是利潤，那么，農業，如種植業，養殖業，難道就不為了利潤嗎？甚至商貿業，倒買倒賣也是為了利潤啊，那為什么真正的工業出現以前，整個人類社會商業化一直沒有實現呢？是什么力量，使得在短短幾十年到幾百年的時間，人們發瘋一樣把大量資金注入工業呢？----事實上，“資本”這個詞，就是工業催生的----在工業以前，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”，并不是工業的目的，工業的目的，是可以提前預知的“利潤”----正是利潤可以提前預知，才改變了人們的投資（或“投機”）習慣，而之所以工業可以提前預知利潤，只不過是因為工業化，提供了可以提前計算，并可以精確計算的成本，而可以提前精確計算成本，就是靠著工業不同于其他行業的一個體系，即“取樣-分析-反饋”體系來實現的----這就是工業的本質特征。
可以說，不管規模大小，有“取樣-分析-反饋”體系的，就是工業，同樣，也與規模無關的，沒有這個體系的，就不是工業。
比如，種植業，由于種植業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，結果是每年的收獲不可能完全提前預知），而算不上真正的工業模式。處于同樣地位的還有養殖業----所謂“大規模”，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。
另一個需要正名的是“發酵”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”，也不想因為中國上古就進行酒類“發酵”而考證發酵和祭祀之間的關系，進而，也不就這個詞進行廣義的描述，而把一切微生物培養都叫做“發酵”，同理，也不區分厭氧與好氧（這沒有任何實際生產的意義，徒增其亂而已。）----我做的，是要把發酵這個詞最狹義的，最精確的描繪出來----也即，“發酵”，之所以會催生出“發酵生理學”這個學科的原因是什么，或者，就是這個“發酵生理學”上的“發酵”的意思，或者，發酵的本意（是這個詞使用的本意，不是起源時的意義）是什么。
發酵的本意，就是，微生物的工業化培養。

葉赫娜蘭孤城

注意兩點：
1，        這個詞匯既然包含“工業的意義”，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，也是特殊的。
2，        同理，既然包含有“工業”，則成本的精確 計算也是必須的----雖然相比其他行業，計算是復雜的。
承認了“發酵”的工業化屬性，則這兩點是無需額外明確，不證自明的。
那么，我們提到發酵是工業，而工業的本質特征是“取樣-分析-反饋”體系的存在（并工作），事實上，就是這個體系，保證了發酵過程的存在，而所謂發酵過程工程，也就是利用發酵生理學原理，對這個體系進行操控，來完成所有的發酵工程工作—包括菌種和后提取--這是發酵核心的核心。而發酵的這個體系是特殊的地方是什么呢？其實在前面已經講過了。對，就是細胞（或細胞群，或其代謝生理參數）的復雜性使然。
細胞的本質作為復雜系的不可精確描述性和工業化成本對精確的過程描述的內在需求，就構成了發酵的所有矛盾----整個發酵過程，甚至整個發酵工程的所有問題，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酵，或發酵液的陰影之中而終生不能自拔----他們，這群優秀的化工人員，對發酵液流變性質的理解，使他們在面對傳統化工工程師時充滿自負感。）
認清了這一點，就使工作方向變得明確起來----這是牽一發而動全身的那個“一發”的所在----當然，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

如果我們考察現實中“復雜”的存在，我們會發現復雜被引入的節點----簡單點說，把常見變化，或運動，分為三類（其實這個分法是愚蠢，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，僅僅在物質世界里說，這個分類方式，就不知道把“結構”這個概念放在何處，而結構，功能，以及結構和功能之間或相互的對應關系，是研究和利用復雜系----特別是開放的復雜系所不可避免的----“碰巧”細胞就是個開放的復雜系----其實一點也不是碰巧，現實中所有的復雜系，如細胞，如細胞群，如組織，器官等等，全都是開放的----結構，開放等這些在以后需要時再引入，現在先按照這個分類方式描述），即，物理變化，化學變化和生物變化。并且按照分類原則，實際上每上一級的變化，包含有下一級的變化，比如，往細一點說，無機化學變化包含有物理變化----能量，動量，質量，方向的變化，而有機化學包含有無機化學的變化原子間距，價態，電子偏移，熱量正負變化等，當然，它比無機化學多了更加復雜的結構，如空間構象，角度，也產生了穩定性（相對于功能，而不是相對于結構的）等問題--- ---那么，復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，一進入生物變化，就進入了復雜的世界，模型，公式----包括經驗公式----都變得低能起來，而未來，甚至過程，甚至現在，都變得模糊起來，不可描述。
我常說，復雜系的特點是“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“一切條件可知，一切未來可知”而言的。實際上，由于復雜系往往起源自另一個復雜系，所以，“一切條件可知”只不過是個美麗的假設----如果覺得復雜系起源自另一個復雜系還不夠復雜，那么，恭喜你，其實復雜系還有另一個“起源”模式，叫“自起源”，即，這個復雜系就起源自它自己，與之相對應的是“自組織”或“自結構”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，復雜系有自己的“選擇性”----又像撞大運一樣，這次細胞又撞上了----就微生物，也就是發酵來講，細胞就是“自起源”的----每一個微生物細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胞----它一直沒死，其他已死或未死的細胞，都是它直接或間接分裂的----同時，它又自組織----這還不夠變態的話，我在告訴你，發酵過程工程，還不能面對獨立的細胞----它只能面對細胞群。就這樣實現工業化，就這樣吊詭和變態！

葉赫娜蘭孤城

把工業也分成這三層變化，即，物理變化，如，機械制造等，化學變化，如，有機合成等，生物變化，沒有“如”和“等”了----很明確，就一種，就是發酵----發酵，是唯一的工業化生物變化，它包含有物理變化---水電氣冷風和設備安裝維護維修，和化學變化----產物的分離純化與合成---也叫后處理。
那么，作為工業化的這三種變化的區別，特別是和新區別是什么呢？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----不是物質上的，不是工具和手段，而是理念上的，或客觀規律上的（其實急死人的就是，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，還是由于細胞的復雜性所決定，我們看一下，機械制造，化工合成和發酵，雖然都需要圍繞成本核算問題來達成生產目標，但是究竟有什么不同。
可以這樣認為，機械制造，就像子彈或炮彈，化工合成，像導彈，發酵比較奇怪，像是騎自行車。帶來生產上的區別就是，在“取樣-分析-反饋”體系中，機械制造重視起點和終點，而化工合成注重過程中的矯正，發酵呢？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，對統一過程進行描述。

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，產熱速率，產物產生，（以上就是描繪發酵生理學的常用參數----它表現的是看不見的變化---結構的復制，延續和互相影響，而結構變化，這些，是不會出現在數據上的----但是，只有強調結構及結構的關系，強調其“功能”，才能解釋低生物量時出現高產的所謂“反常”問題----當然，一般的講發酵生理的書或過程工程師，也是不講的，不僅不講結構的傳遞，甚至就不引人“復雜系”的概念----其實，如果不承認細胞是復雜系，不承認復雜的存在，就根本不能說“發酵是系統工程”這句話----這就是我說，“發酵是系統工程”人人都在說，卻不是人人都能講的原因。）其實就是復雜系交疊代謝的過程，每一個參數都不是“純凈”的參數，而是整體代謝相關且自相關并相互相關的，這些參數所描述的過程，只能總結為“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雜----的不同描述。與此同時，還要密集取點----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。
多參數描繪同一過程，密集且均勻取點，是發酵過程工程控制的特點。這個特點，是由工業化要求精確描述以實現成本控制，和細胞（或細胞群，或其生理代謝）是復雜系的本質造成數學（起碼目前）不可描述的矛盾所決定的。而調和或彌合這個矛盾，就成了發酵過程工程師的唯一工作。