正在進行時--發(fā)酵工藝控制要述

葉赫娜蘭孤城

實際上，發(fā)酵過程工程師，就是通過量化來實現“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，就是因為，發(fā)酵所面對的客體，是一個一個的細胞，是生命，是現實中最客觀又不可預知的實實在在的復雜系----這個復雜系，目前遠還不可被數學所模擬----其實即便被模擬，也是不可被預知的---當然這牽扯到更吊詭的數學和哲學問題，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的問題----工業(yè)化大生產對數學描述的極度依賴和生命的事實上的不可描述性。）
以細胞（微生物個體），或菌株（微生物群體）這一個套在一起的“客體”的兩面，所建立的生產體系是什么樣的呢？
首先，要有菌體保藏，取出以備應用，這就要有菌種室及相關人員，構成菌種部分。其次，它要擴大，這就要發(fā)酵車間的一二級種子罐，然后，要生產，就要發(fā)酵罐，配套的呢？要有各個工段及崗位，為了實現技術副主任或工藝員對過程的控制，要配有看罐工，工藝組，配合工藝組，要有化驗室。同時，為了實現過程得以進行，就需要霉菌室（或“無菌室”）來對過程無菌的監(jiān)控。為了使每批發(fā)酵可以從一個“零點”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的周邊設備和崗位。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----實際上是比“全套”還全的化工工藝及設備----后處理要實現固液分離，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，復雜一點的發(fā)酵好后處理過程比一般的有機化工要困難的多了。
這樣就按照先后，從菌種活化到產品，依次用到的學科或行業(yè)就有，微生物學，機械制造，鍋爐，電力，發(fā)酵工程（獨立于微生物學----微生物學屬于理科，發(fā)酵工程屬于工科），電氣化控制，應用數學，化工，系統(tǒng)科學等不同學科，應用的思路有，微生物學思路，工業(yè)標準化思路，數學描述（量化擬合）思路，化工思路，這些都不算變態(tài)，最變態(tài)的是，由于數學不提供描述復雜系的可能，最后還有一個，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----原華東理工學院，無錫輕工業(yè)學院----后來的江南大學，等，就喜歡把這種思路叫做“藝術”，發(fā)酵是一門藝術而不是一門技術就是這么來的---其實，如果非說發(fā)酵是一門藝術，那它的極端特殊處就是，它是一門極度依賴技術，甚至是本身就是由技術建立起來的藝術----它是極度的量化所建立的非量化大廈。----這點是發(fā)酵工程的難點中的難點），最后，再加上一個，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值觀的指導，層層交錯在一起，就是發(fā)酵過程思路----這個潛在的價值觀，不可明確描述，原因很簡單---它本身，是由復雜系交織成的更大的復雜系所決定的----決定它的，是細胞，是生命，是復雜系。

葉赫娜蘭孤城

可是，實際上，在真正應用的時候，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生產工藝穿在一起，原因是從事的這個行當，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----對于一個發(fā)酵過程工程人員，看法（看到盡可能真實，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一個微不足道的結論----要做到看到的比想到的更多，更深入，就不會扁平的看問題了。
那么，事實上整個發(fā)酵過程是怎樣結合在一起的呢？不解決這個視點上的問題，整個從菌種，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，也就談不上生產了。
事實上，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)酵過程的準備---甚至，都算不上是發(fā)酵過程的準備---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，進而是總公司菌種室----總公司菌種室只負責基礎菌種保藏，基本復壯和選育，更進一步的復壯，選育，以及生產前的擴大，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)酵過程的準備。
為什么這么說呢？在發(fā)酵液的性質。而發(fā)酵液的性質，決定于發(fā)酵液的構成----發(fā)酵液中含有大量的（大部分情況下是單細胞的）個體----即便是多細胞，如絲狀微生物，其在發(fā)酵液里的存在狀態(tài)，也是以大量獨立的細胞團為個體。這個“大量個體”，量達到什么程度呢？大到每個個體的代謝，都不再受到任何重視，而表現出某種宏觀上的同一性----這個同一性，就成了發(fā)酵過程工程師所面對借以控制其細胞水平或亞細胞水平代謝的唯一手段。而它的表現就是，明明是沒有任何組織分化的細胞群（個體群），卻由于個體的存在數目太多，而形成某種近似于高等動物的有組織的“生理代謝”了，這個在群體培養(yǎng)時產生的宏觀上的“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)，神經系統(tǒng)等），似乎憑空產生的----畢竟，微生物是一個描述概念，而沒有嚴格意義上的界定界限。對微生物最嚴格的描述，大概也就是“沒有組織分化的生物”，那么，這個“生理代謝”的唯一物質支持，就是“原始”細胞（相對高等生物）本身能夠形成更高一級代謝的潛力和細胞群中個體的量足夠大。在這個不是“虛構”但卻并不是真的“生理”現象下，催生了一門工科科目，就叫做“微生物生理學”或，更專業(yè)一點，叫“發(fā)酵生理學”。而發(fā)酵過程控制，就和以這個學科為核心。

葉赫娜蘭孤城

也因為發(fā)酵液是由細胞群和其液體介質（含有固體雜質）構成----這個是每個車間工人或行業(yè)內技術人員每天看得見的----也就必須承認其代謝的復雜性—所謂“微生物生理”只不過是細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應關系，所以用發(fā)酵生理學對發(fā)酵過程進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，膠體四相及其相關膜系統(tǒng)形成的混合體），而對其性質的影響，反而相比之下微乎其微了----這些東西，都可以明確，簡單的量化或近似化而得到處理----大不了多搞幾個經驗方程就行了。在細胞群體代謝下，靠近產物會形成大量類似代謝物----同樣都是有機物，有近似結構，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協(xié)同，以使得發(fā)酵過程的后處理得以實現。

葉赫娜蘭孤城

發(fā)酵生理學作為發(fā)酵行業(yè)的核心內容，也不是化工工程師可以輕易理解的，往往進行后處理的工程師不可以指導或指揮發(fā)酵過程，按照化工工程師想當然的對發(fā)酵過程進行規(guī)定了發(fā)酵液放罐性質的“定制”，一般講都是一廂情愿的，無法實現的。
實際上的發(fā)酵過程工程師與化工工程師的協(xié)同，是由發(fā)酵過程工程師對化工工藝的了解和理解，盡可能調整發(fā)酵液性質（甚至不惜一定程度上降低產物濃度，即，降低產量）來實現復合某些提取，合成工段所必須的要求的相關妥協(xié)而銜接的。
發(fā)酵液性質及其構成，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”的細胞群來進行，其代謝顯示某種不可預知性----細胞是現實世界中完整復雜系中最小的一個，也是最現實的一個----什么是復雜系呢？并不是簡單的堆加或量大，其實細胞比一輛奔馳小得多，但奔馳是簡單系或甚至是更大的簡單系的一部分，而小小的細胞，本身就是復雜系，更不用說大量細胞為個體形成的細胞群了----這個群，還居然呈現出“生理”特征，這就更讓工科人員抓狂了。

葉赫娜蘭孤城

工業(yè)的內在要求就要求過程盡可能量化，以實現過程可控，結果可預知，而復雜系的特點反而就是“在一切條件已知的前提下，過程及結果不可預知”，這就使工程人員抓狂一樣要近可能把起點歸零（實際上不可能像化工，甚至機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（當然事實上是也不可能做到）。而負責菌種的崗位，更多的思路并不接近工科反而接近理科，其工作首要任務是保證基因純（也叫DNA純，實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，即不盡所有細胞的DNA是一樣的，并且就連代謝方向都是一樣的---當然真正的代謝純只是相對的---其實相對優(yōu)勢的代謝純在群體代謝中會把這種代謝強度累加加強，這是一個群體代謝是好處，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慣和價值取舍慣性，實際上菌種室是不理解生產上的真正需求的。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。

還有一個是與數學的關系。

葉赫娜蘭孤城

發(fā)酵過程工程，對數學的要求是無止境的，而數學----在機械制造和化工合成上發(fā)揮了重大作用，立下赫赫戰(zhàn)功的數學，提供了線性代數和概率論給機械制造，又提供了大量經驗公式給化工合成，在最需要它幫助實現量化以建立一座非量化大廈的發(fā)酵工程上，卻表現為令人惱火的低能。----目前為止，它對“模糊”的描述是不知所云，它對“復雜”的描述更是離題萬里。
由于數學的原因，限定發(fā)酵行業(yè)，目前只能是“單一菌株，唯一產物”，多菌種聯(lián)合發(fā)酵和多產物聯(lián)產，基本可以認為不可實現----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，所有多于一個菌株的培養(yǎng)過程，以及多于一個產物（單菌株聯(lián)產兩個或以上產品也只有一個產物---主產物，副產物是不可能作為量化考察對象的，只能選一個）的培養(yǎng)過程，都只能叫“培養(yǎng)”，不能叫“發(fā)酵”，也就不是經典意義上的工業(yè)過程了。
因此，給整個發(fā)酵工程一個描述，來解釋發(fā)酵過程與菌種和后提取的關系，就是，利用數學技術進行盡可能量化后，以發(fā)酵過程為中心，實現對從菌種到發(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，如動力（水電氣冷風），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估，甚至是人員管理，雖然菌種和后處理也同樣會用到，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)的基本結構----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“可提前預知的利潤”，要實現它，唯物一點講，在發(fā)酵工業(yè)中，就只能尊重細胞（或細胞群，或其生理----其實是一個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，最長的一個帖子了，估計。

很費神的。講完了，估計孤城老師要好好休息，這很傷元氣的。

喜雨

真是當老師的啊，我也學學:hua: