自动化发酵系统是集成先进控制算法和在线监测技术的智能化生物反应平台，通过实时数据采集和闭环控制实现发酵过程的全自动化运行。系统支持从实验室（5L）到

工业生产（50m³）的全规模应用，典型控制参数包括pH（±0.05）、DO（±1%）、温度（±0.1℃）等，广泛应用于生物制药、食品发酵和工业酶生产等领域。

一、核心组成

1. 硬件系统：生物反应器主体（不锈钢/一次性）、多参数传感器阵列（pH/DO/浊度/活细胞密度）、自动化执行机构（补料泵、气体混合阀等）

2. 控制系统：PLC+SCADA架构、数字孪生仿真模块

3. 分析系统：在线尾气分析（CER/OUR）、拉曼光谱实时监测代谢物

二、关键技术

1. 智能控制算法：自适应PID控制、模型预测控制（MPC）

2. 过程分析技术（PAT）：近红外光谱（NIRS）、电容法活细胞监测

3. 数据集成：OPC UA数据接口、MES/ERP系统对接

三、操作流程

1. 批次启动：自动灭菌程序（SIP）→ 参数一键校准

2. 过程运行：动态补料控制（基于代谢反馈）→ 异常自动诊断与处理

3. 批次结束：数据自动归档 → 触发CIP清洗程序

四、维护管理

1. 预测性维护：关键部件寿命预测、振动分析监测搅拌系统

2. 定期维护：、每月传感器校准、季度机械部件润滑

3. 远程维护：AR辅助故障诊断、云端系统升级

五、应用场景

1. 生物制药：单抗连续灌注生产、疫苗高密度培养

2. 食品工业：酸奶发酵终点自动判断、酱油酿造过程优化

3. 工业生物技术：酶制剂过程强化、生物燃料高效转化