CN102286369A - 一种微生物发酵过程放大平台技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微生物发酵过程放大平台技术，该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态和发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化，并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，并使标志代谢物浓度下降；对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。该技术应用于酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽、谷胱甘肽和麦角固醇联产、S-腺苷-L-蛋氨酸；兽疫链球菌发酵生产透明质酸。所述的标志性代谢物为乙醇、甘油、乳酸、乙酸。该技术使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%，使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。本发明操作简便，自动化程度高；应用范围广泛，既可用于酵母菌体系，也可以用于细菌体系。
Description
技术领域：
本发明涉及一种微生物发酵过程放大平台技术，该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态以及发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。
背景技术：
高密度发酵过程中由于许多营养物在高浓度下对细胞有抑制作用，为了解决高浓度底物抑制，分批补料发酵已经广泛地利用于各种微生物的高浓度发酵。如：日本在1992年的研究中，使用发酵菌株为抗1，2，4-三氮唑的酿酒酵母KY6186，通过在线监测发酵液中溶解氧和乙醇的体积分数，运用前馈/反馈控制系统确定葡萄糖的流加速率，使葡萄糖和乙醇同时被利用。在120吨发酵罐中，60小时发酵结束时GSH产量为2360 mg L-1，产率为39.33 mg L-1 h-1，比指数流加方式提高了40%，胞内GSH质量分数达到3.7%[Sakato K, Tanaka H(Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd.). Advanced control of glutathione fermentation process（谷胱甘肽发酵过程的先进控制）. Biotechnol Bioeng. 1992 Oct 20;40(8):904-12]。武薇等采用分批补加葡萄糖，控制在20 g/L~25 g/L的方式进行马链球菌( Streptococcus equi )在发酵生产透明质酸（HA），HA的产量达到5.6 g/L，平均分子量达到1.78×106u，较分批发酵时HA产量提高90%，分子量提高46%[武薇. 透明质酸补糖分批发酵工艺研究. 食品研究与开发. 2008]。陈坚等对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽过程进行研究，在恒定速度(5.5 g·L-1·h-1)流加葡萄糖基础上，发酵45 h细胞干重最高达到73 g·L-1，此时向发酵罐中一次性添加L-半胱氨酸，最终GSH产量和胞内GSH含量分别达到了1458mg L-1和2.26%。[张文燕,堵国成,陈坚.流加发酵及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽的影响.应用与环境生物学报.2007]。You Jian Feng以酿酒酵母ZJUS1为生产菌株进行葡萄糖流加策略研究，发现为了得到较高的生物量采用指数流加策略（设定指数??为0.13），经过60小时发酵SAM、GSH和细胞干重分别达到8.77、0.81和105 g L-1[Lin Jian Ping, Tian Jun, You Jian Feng. An effective strategy for the co-production of S-adenosyl-L-methionine and glutathione by fed-batch fermentation. Biochemical Engineering Journal. 2004]。中国专利ZL200310116833.6中，公开了乙醇反馈控制流加的酵母高密度发酵方法及其应用，该方法通过浓度监测仪在线监测发酵液中的乙醇浓度，并应用于酵母细胞的高密度发酵。
此外，发酵液中溶解氧含量是影响好氧微生物高浓度发酵的另一个关键因素。尤其是在发酵过程后期，发酵液粘度很大，细胞的耗氧量又极大，发酵液中各物理参数的改变均不能对溶氧产生较大的改观，细胞生长缓慢。顾小华采用计算流体力学(CFD)技术深入研究了搅拌对菌体生长HA合成的影响，通过改变搅拌桨组合方式的手段有效地解决了物料混合时间和反应器内部剪切速率之间的矛盾，最终HA分子量提高 23.9％。[顾小华. 采用计算流体力学技术研究搅拌对兽疫链球菌发酵生产透明质酸的影响. 生物工程学报. 2009]。目前发酵过程放大技术主要包括有：发酵罐几何相似准则放大，借鉴化学工程的因次分析法，时间常数法。单位体积功率，混合时间等参数值相似准则；准数规则放大（工业放大），根据氧传递系数、线速度等相等放大；英国尼洛教授提出的基于N-S方程计算流体力学放大和多尺度参数和计算流体力学放大（华东理工大学），即将发酵过程宏观物理学参数与生物生理特性参数如RQ 、OUR、CER等关联进行放大，其参数是包括温度、溶氧、pH、发酵尾气中CO2和O2的浓度变化来指导发酵过程放大，只是考虑了反应器对发酵过程的影响，未考虑微生物发酵过程分子水平代谢变化，放大仍部分依靠经验。
综上所述，在微生物发酵生产中所涉及的指数/恒速流加或控制一定浓度的底物流加方式以及应用经验/准数规则对反应器放大等, 没有考虑微生物生长特性，存在与微生物生长状态不匹配等问题。
所以，在微生物发酵生产方面需要一种能够及时反馈微生物生长状态的、控制标志代谢物、简单易行的底物流加方法，并将其与数学计算方法有效地相结合，进行发酵条件优化和并将发酵过程进行放大的技术。
发明内容：
本发明提供一种微生物发酵过程放大平台技术，该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态和发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化，并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，并使标志代谢物浓度下降；对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种微生物发酵过程放大平台技术，该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态和发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化，并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，并使标志代谢物浓度下降；对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。
该技术应用于酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽、谷胱甘肽和麦角固醇联产、S-腺苷-L-蛋氨酸；兽疫链球菌发酵生产透明质酸。
所述的标志性代谢物为乙醇、甘油、乳酸、乙酸。
该技术使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%，使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。
对所述标志性代谢物进行监测，所述的监测方法为在线自动检测及离线半自动快速检测，并通过调节底物的流加速度控制所述的标志性代谢物浓度或使其以一定趋势变化。
在所述的发酵过程中，酵母体系的流加糖量为：
自开始发酵起：自开始发酵起： 8~16小时，0~18 g/L/h；16~24小时，18~24 g/L/h；24~33小时，8~16 g/L/h；自流加开始，使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%。
在所述的发酵过程中，细菌体系的补糖量为：
自开始发酵起：自开始发酵起：10~15小时，8~15 g/L/h；19~22小时，10~20 g/L/h；16~18小时， 15~25 g/L/h；23~25小时，9~18 g/L/h；自流加开始，使使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。
在发酵过程中，通过流体力学计算设计改进搅拌桨及反应器的尺寸和结构：
在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
所述的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，均带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为200L的发酵罐：0.25-0.35；规格为32KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为200L的发酵罐：0.5-0.7；规格为32KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1；规格为200L的发酵罐：0.9-1.1；规格为32KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5；规格为200L的发酵罐：1.5-2.5；规格为32KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为200L的发酵罐：30-60mm；规格为32KL的发酵罐：500-700mm。
在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
采用复合搅拌桨，所述的上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；所述的下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为30KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为30KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1；规格为30KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5；规格为30KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为30L的发酵罐：500-700mm。
在细菌体系的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图2所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的下层搅拌桨3带有圆盘6；
采用复合搅拌器，所述的搅拌桨的桨型为：所述的上层搅拌桨为四叶变截面旋桨式搅拌器，不带圆盘；所述的下层搅拌桨为六箭叶涡轮式搅拌器，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为30L的发酵罐：0.25-0.35；规格为2KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为30L的发酵罐：0.5-0.7；规格为2KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.8-1.1；规格为30L的发酵罐：0.8-1.1；规格为2KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5；规格为30L的发酵罐：1.5-2.5；规格为2KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为30L的发酵罐：30-50mm；规格为2KL的发酵罐：90-120mm。
本发明相比现有技术的有益效果为：
1. 本发明将微生物生长状态与计算流体力学相结合，采用CFD方法模拟发酵罐中不同搅拌桨对发酵气含率和搅拌功率的影响，设计优化搅拌桨，指导发酵罐放大，操作简便，自动化程度高；
2. 本发明应用范围广泛，既可应用于酵母菌体系，也可以应用于细菌体系；
3. 本发明应用于酿酒酵母生产谷胱甘肽，放大到32 KL发酵罐，发酵50 h后谷胱甘肽产量达到2520 mg/L，生物量达到 105 g/L；
4.本发明应用于酿酒酵母生产麦角固醇和谷胱甘肽，发酵32 h后，细胞干重，谷胱甘肽和麦角固醇产量分别达到110 g/L，2200 mg/L，1510 mg/L；
5.本发明应用于养兽疫链球菌生产透明质酸，发酵25h后，透明质酸浓度达到6.5 g/L，比未以乳酸为标志代谢物进行反馈补加时产量提高了50%；
6. 本发明应用于酿酒酵母生产S-腺苷-L-蛋氨酸，发酵60h后S-腺苷蛋氨酸浓度达到15 g/L以上；
7. 本发明应用于酿酒酵母生产S-腺苷-L-蛋氨酸和麦角固醇，最终S-腺苷蛋氨酸和麦角固醇产量分别为13.5 g/L和1600 mg/L。
附图说明：
图1：酵母体系中，改进的搅拌桨及反应器的结构示意图；
图2：细菌体系中，改进的搅拌桨及反应器的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种微生物发酵过程放大平台技术，该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态和发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化，并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，并使标志代谢物浓度下降；对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。
该技术应用于酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽、谷胱甘肽和麦角固醇联产、S-腺苷-L-蛋氨酸；兽疫链球菌发酵生产透明质酸。
所述的标志性代谢物为乙醇、甘油、乳酸、乙酸。
对所述标志性代谢物进行监测，所述的监测方法为在线自动检测及离线半自动快速检测，并通过调节底物的流加速度控制所述的标志性代谢物浓度或使其以一定趋势变化。
在所述的发酵过程中，酵母体系的流加糖量为：
自开始发酵起：自开始发酵起： 8~16小时， 0~18 g/L/h；16~24小时，18~24 g/L/h；24~33小时，8~16 g/L/h；自流加开始，使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%。
在所述的发酵过程中，细菌体系的补糖量为：
自开始发酵起：自开始发酵起：10~15小时，8~15 g/L/h；19~22小时，10~20 g/L/h；16~18小时， 15~25 g/L/h；23~25小时，9~18 g/L/h；自流加开始，使使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。
所述的标志性代谢物检测方法为：开发所述的标志性代谢物相应的电极进行在线检测或离线半自动快速检测方法；
所述的标志代谢物控制方法为：将上述标志性代谢物的浓度变化与产物、底物浓度相结合，并在发酵过程中控制上述标志代谢物以一定的方式变化来反馈底物流加策略；
底物流加方法为：按照确定的标志代谢物反馈方法进行自动流加底物；
自动流加系统为：FC-2002型乙醇浓度监控仪，购自上海苏泊信息技术有限公司；
本实施例分析了好氧微生物的代谢网络，通过理论计算研究了底物吸收速率和摄氧率变化对主要代谢物生成速率的影响，选取标志代谢物，研究标志性代谢物浓度对细胞生长和产物合成过程的影响，以及底物浓度的流加对标志代谢物浓度和产物合成的影响，建立了标志代谢物浓度反馈控制底物流加的模型，通过改变发酵液中维持的底物浓度，控制标志代谢物浓度，实现最终产物高产。同时根据不同发酵特性，设计发酵反应器改进搅拌桨和空气分布器结构，提高搅拌效率，提高气含率，使得发酵副产物浓度下降，达到产物高产的目的，从而满足高密度和高粘度发酵过程优化和放大。并应用这种基于标志代谢物反馈控制底物浓度和计算流体力学相结合的方式进行发酵过程的优化放大。
本实施例可以以酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽、谷胱甘肽与麦角固醇联产、S-腺苷-L-蛋氨酸及兽疫链球菌高粘度发酵生产透明质酸等发酵过程为研究对象，选取一种或几种可以及时在线检测或快速检测的代谢物作为标志性代谢物来反应系统内发酵状态并对发酵过程尤其是底物流加过程进行优化，在此基础上将微生物生长状态与计算流体力学相结合，采用CFD方法模拟发酵罐中不同搅拌桨对发酵气含率和搅拌功率的影响，设计优化搅拌桨，指导发酵罐放大。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上详细说明通过流体力学计算设计对反应器的改进。
从理论上讲，计算流体力学应用于搅拌设计改善发酵的基本过程如下：
A.分析发酵过程，获得发酵对搅拌的基本要求及参数。首先对发酵过程进行分析，得到发酵过程对搅拌的基本要求，如气含率，混合时间，剪切力等。然后通过实验获得发酵过程中发酵液的理化参数，如粘度，温度，导热系数等。确定发酵罐体积，选定可能的搅拌器，确定其他内构件（如布气器等），并满足其他要求，从而最终确定计算域。
B.进行发酵罐计算域内的计算流体动力学计算。
a.建立控制方程：对于一般的流体流动，可根据流体动力学的分析直接写出其控制方程。流体流动受物理守恒定律的控制，控制方程包括：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。（注：公式出处《计算流体动力学分析》王福军著）
采用常规的直角坐标下连续性方程、动量方程及湍流能量方程，其通用表达式如下式。
其展开形式为：
式中 φ——通用变量，可以代表u、v、w、T等求解变量；
Γ——广义扩散系数；
S——广义源项。
通用控制方程中各符号的具体形式如下表：
控制方程中各符号的具体形式：
| φ | Γ | S | |
| 连续方程 | 1 | 0 | 0 |
| 动量方程 | ui | μ |  |
| 能量方程 | T | ST |
公式符号含义：
φ ——通用变量，可以代表u、v、w、T等求解变量；
Γ ——广义扩散系数；
S ——为广义源项；
ui ——速度矢量；
u、v、w ——速度矢量u在x\y\z方向的分量；
μ ——粘度；
p ——压力；
Si ——动量源项；
T ——温度；
ST ——流体的内热源及由于粘性作用流体机械能转换为热能的部分。
b.确定边界条件与初始条件：控制方程与相应的初始条件、边界条件的组合构成对一个物理过程完整的数学描述。边界条件包括壁面，进出口，对称面，旋转面等等；初始条件为流动区域内各计算点的流动变量初值，稳态计算中不需初始条件，但是瞬态问题需要指定。初始条件和边界条件的处理，直接影响计算结果的精度。
c.划分计算网格：将控制方程在空间区域上进行离散，具体表现为用相关软件对计算域进行空间上的网格划分工作，并注意控制网格的数量和质量。
d.建立离散方程，设定离散初始条件和边界条件：建立离散的控制方程，施加初始条件和边界条件后，给定流体的物理参数和湍流模型的经验系数等控制参数。
e.求解离散方程。
f.判断解的收敛性：在迭代过程中，要对解的收敛性及相关参数，如指定点的速度等，随时进行监视，直至达到指定精度后，结束计算。
g.显示和输出计算结果：通过适当的手段将整个计算域上的结果表示出来，以进行分析。可供使用的方法有线值图、矢量图、等值线图、流线图、云图等。
B.根据计算结果，进行流体动力学分析，如流场，气含率，混合时间，温度场等等，结合发酵过程对发酵设备的要求，研判所选定的搅拌器是否满足发酵要求。如果不符，依据目前所得到的结果，进行搅拌器和其他内构件的改进。
C.整个过程可通过计算考察，研究指定参数如粘度，转速等对流场或发酵过程某些方面的影响，从理论上对发酵过程进行指导。
本实施例中，主要应用计算流体动力学对发酵罐内的搅拌桨的桨型，不同搅拌桨之间的间距，布气器的形式进行了改造；在发酵过程中，通过流体力学计算设计改进搅拌桨及反应器的尺寸和结构：本实施例中的发酵罐均为在以下市场上常规产品的基础上改造而成：
5L发酵罐——名称：5L自动机械搅拌不锈钢发酵罐；型号：HGM-5S-AUTO2004；来源：常州三高生物技术工程设备有限公司；
200L发酵罐——名称：200L机械搅拌不锈钢发酵罐；型号：BioK-200；来源：温州百欧凯生物工程设备有限公司。
30KL发酵罐——名称：200L机械搅拌不锈钢发酵罐；型号：BioK-30L；来源：温州百欧凯生物工程设备有限公司。
32KL发酵罐——名称：32KL机械搅拌不锈钢发酵罐；型号：BioK-32KL；来源：温州百欧凯生物工程设备有限公司。
2KL发酵罐——名称：2KL机械搅拌不锈钢发酵罐；型号：BioK-2KL；来源：温州百欧凯生物工程设备有限公司。
在发酵过程中，通过流体力学计算设计改进搅拌桨及反应器的尺寸和结构：
在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
所述的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，均带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为200L的发酵罐：0.25-0.35；规格为32KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为200L的发酵罐：0.5-0.7；规格为32KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1；规格为200L的发酵罐：0.9-1.1；规格为32KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5；规格为200L的发酵罐：1.5-2.5；规格为32KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为200L的发酵罐：30-60mm；规格为32KL的发酵罐：500-700mm。
在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
采用复合搅拌桨，所述的上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；所述的下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为30KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为30KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1；规格为30KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5；规格为30KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为30L的发酵罐：500-700mm。
在细菌体系的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图2所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的下层搅拌桨3带有圆盘6；
采用复合搅拌器，所述的搅拌桨的桨型为：所述的上层搅拌桨为四叶变截面旋桨式搅拌器，不带圆盘；所述的下层搅拌桨为六箭叶涡轮式搅拌器，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35；规格为30L的发酵罐：0.25-0.35；规格为2KL的发酵罐：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7；规格为30L的发酵罐：0.5-0.7；规格为2KL的发酵罐：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.8-1.1；规格为30L的发酵罐：0.8-1.1；规格为2KL的发酵罐：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5；规格为30L的发酵罐：1.5-2.5；规格为2KL的发酵罐：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm；规格为30L的发酵罐：30-50mm；规格为2KL的发酵罐：90-120mm。
实施例3：
本实施例为实施例1、实施例2基础上的优选方案，应用于酿酒酵母生产谷胱甘肽。
将实验室保存的菌种斜面在28℃条件下活化12h后，刮取一环酿酒酵母菌体接种到装有50 mL种子液培养基的250 mL摇瓶中，在25~30℃、100~180rpm条件下培养16~24h，得到酵母种子液。种子液培养基配方为：葡萄糖 2 g，酵母粉 1 g，牛肉蛋白胨 2 g，用水定容至100 mL。
使用5L搅拌式发酵罐配制2L发酵培养基，培养基配方为：葡萄糖60 g/L，酵母粉 15 g/L，糖蜜16 g/L，麦芽粉5 g/L，玉米浆9 g/L，MgSO4·7H2O 9.8 g/L，(NH4)2HPO4 9 g/L，K2HPO4 1 g/L，KH2PO4 1 g/L，MnSO4 30 mg/L，FeSO4·7H2O 30 mg/L，CuSO4·5H2O 34 mg/L，ZnSO4·7H2O 45 mg/L ，在116℃下实罐灭菌25分钟。
待培养基温度降至30℃后，按10%（酵母种子液与发酵液的体积比）接种量接种，调节通风比为1vvm，搅拌转速为400 rpm，开始发酵，发酵9小时，发酵液温度控制范围为20~35℃，此时发酵液中的乙醇浓度为50 g/L，开始流加浓度为660 g/L葡萄糖溶液，调节流加速度，维持发酵液中的乙醇浓度每小时下降0.5~5‰，同时添加葡萄糖和氨水使发酵液pH值在5.0~6.5之间，发酵后期加入谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸各2~15 mmol/L，5L发酵罐发酵36小时时，生物量达到118 g/L，谷胱甘肽产量达到2600 mg/L比未采用乙醇反馈控制方法提高了2倍。
应用控制乙醇浓度逐步下降的葡萄糖反馈流加策略，并结合计算流体力学方法，改造发酵反应器搅拌桨的种类和尺寸，提高发酵过程的供氧能力，缓解了发酵过程氧浓度不足带来的标志代谢产物浓度升高对微生物生长的影响。发酵比拟放大过程中采用重要环境因子一致，即标志代谢物浓度一致原则，在此基础上成功地实现了从5 L发酵罐逐步到200L、30KL或32 KL发酵罐的放大，50 h发酵后谷胱甘肽产量达到2520 mg/L，生物量达到 105 g/L。经过CFD模拟计算辅助设计改造搅拌桨前后气含率从8.31%提高到14.63%，后期乙醇浓度从1.5%降低到0.5%，大大缓解了副产物对发酵生产谷胱甘肽的负面影响。
在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
所述的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，均带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；规格为200L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.33；规格为32KL的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.33；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；规格为200L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；规格为32KL的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.9；规格为200L的发酵罐：0.9-1.1，优选为1；规格为32KL的发酵罐：0.9-1.1，优选为1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5，优选为1.5；规格为200L的发酵罐：1.5-2.5优选为1.8；规格为32KL的发酵罐：1.5-2.5优选为2.3；
布气器与罐底的距离h3为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为30mm；规格为200L的发酵罐：30-60mm，优选为55mm；规格为32KL的发酵罐：500-700mm，优选为650mm。
本实施例中采用的发酵罐的搅拌桨也可以为采用复合搅拌桨，如图1所示，所述的反应器为发酵罐1，该发酵罐1包括上层搅拌桨2、下层搅拌桨3、布气器4、罐底5；所述的上层搅拌桨2和所述的下层搅拌桨3均带有圆盘6；
所述的上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；所述的下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
所述的布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；规格为30KL的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.32；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.55；规格为30KL的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.95；规格为30KL的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.95；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；规格为30KL的发酵罐：1.5-2.5，优选为2.2；
布气器与罐底的距离h3的距离为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为25mm；规格为30KL的发酵罐：500-700mm，优选为600mm。
实施例4：
本实施例为实施例1、实施例2基础上的优选方案，应用于酿酒酵母生产麦角固醇和谷胱甘肽。
使用5L通用式发酵罐发酵，配制2.5L发酵培养基，培养基配方：葡萄糖 60 g/L，玉米浆 44 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，硫酸镁 3 g/L，Zn2+ 12 ppm，Fe2+、Cu2+、Mn2+各4 ppm，在121℃下实罐灭菌30分钟。
待培养基温度降至30℃后按10%的（种子液与发酵液的体积比）接种量接种，调节通风比为1.0 vvm，搅拌转速为200 rpm，开始发酵。发酵液的温度控制范围 20~35℃，从发酵后第10小时开始流加浓度为600 g/L的葡萄糖溶液和浓度为100 g/L的玉米浆溶液，控制乙醇下降速率使发酵22小时时乙醇浓度降至17 g/L，此时根据乙醇浓度调节流加速率使发酵液中乙醇浓度维持在15~25 g/L。同时，添加葡萄糖、尿素和KOH，使发酵液pH值在6.5~8之间，发酵后期加入硝酸钠6 g/L，经过64小时发酵，生物量达到124 g/L（干重），麦角固醇总量为1121 mg/L，谷胱甘肽总量为1561 mg/L。
利用标志代谢物反馈和计算流体力学相结合方法，采用乙醇控制反馈流加模式的方法，对原有空气布气装置进行改进，将上层布气管开口方向改变，提高发酵气含率，使得改进后发酵后期溶氧浓度提高20 %。放大到200 L发酵系统，在发酵前期氮源限制和后期添加前体氨基酸的条件下，发酵32 h后，细胞干重，谷胱甘肽和麦角固醇产量分别达到110 g/L，2200 mg/L，1510 mg/L。
如图1所示，本实施例中采用的发酵罐的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；规格为200L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.33；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；规格为200L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.9；规格为200L的发酵罐：0.9-1.1，优选为1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5，优选为1.5；规格为200L的发酵罐：1.5-2.5优选为1.8；
布气器与罐底的距离为h3：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为30mm；规格为200L的发酵罐：30-60mm，优选为55mm。
本实施例中采用的发酵罐的搅拌桨也可以为复合搅拌桨，如图1所示；所述的搅拌桨的桨型为：上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.55；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.95；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；
布气器与罐底的距离h3为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为25mm。
实施例5：
本实施例为实施例1、实施例2基础上的优选方案，应用于兽疫链球菌生产透明质酸。
通过乳酸反馈控制调整葡萄糖浓度的流加工艺，并采用计算流体力学（CFD）的方法重新设计了适合透明质酸发酵液的高粘度发酵液中气液分散的搅拌装置，即径向流和轴向流相结合的多层搅拌桨组合式搅拌系统，大幅度的提高发酵液中透明质酸的产量。
从实验室保存的菌种斜面上刮取一环兽疫链球菌菌体接种到装有50 mL种子液培养基的250 mL摇瓶中，在37℃、200 rpm条件下培养12 h，得到种子液。种子培养基配方为：葡萄糖5 g/L，酵母粉 5 g/L，牛肉蛋白胨 10 g/L，牛肉膏 5 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，K2HPO4 2 g/L。
使用30 L搅拌式发酵罐配制14 L发酵培养基，培养基配方为：葡萄糖15 g/L，酵母粉 7.5 g/L，牛肉蛋白胨 15 g/L，牛肉膏 7.5 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，K2HPO4 2 g/L，在116℃下实罐灭菌25分钟。待培养基温度降至37℃后，按10%（种子液与发酵液的体积比）接种量接种，调节通风比为1 vvm，搅拌转速为200 rpm，用5 mol/L NaOH控制pH为7.0进行发酵，过程中实时检测葡萄糖和乳酸浓度，发酵15小时，乳酸浓度达到20 g/L，通过补加葡萄糖结合开发的搅拌系统，控制发酵液中乳酸浓度维持在15~25 g/L，发酵25小时，透明质酸浓度达到6.5 g/L，比未以乳酸为标志代谢物进行反馈补加时产量提高了50%。同时经过CFD模拟计算辅助设计改造多层搅拌桨系统前后气含率从9.4%提高到14.8%，后期乳酸浓度从25g/L降低到15g/L，大大缓解了副产物对发酵生产谷胱甘肽的负面影响；放大到2KL的发酵罐中，经过CFD模拟计算辅助设计改造，气含率从9.4%提高到11.8%，发酵后期乳酸浓度从25g/L降低到25g/L以下，透明质酸浓度达到6.8 g/L，提高了16.7%。
在细菌体系的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
如图2所示，采用复合搅拌器，所述的搅拌桨的桨型为：上层搅拌桨为四叶变截面旋桨式搅拌器，不带圆盘；下层搅拌桨为六箭叶涡轮式搅拌器，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；规格为30L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.3；规格为2KL的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.34；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.64；规格为30L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；规格为2KL的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：0.8-1.1，优选为0.9；规格为30L的发酵罐：0.8-1.1，优选为0.9；规格为2KL的发酵罐：0.9-1.1，优选为1.0；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.7；规格为30L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；规格为2KL的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；
布气器与罐底的距离h3的范围为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为35mm；规格为30L的发酵罐：30-50mm，优选为40mm；规格为2KL的发酵罐：90-120mm，优选为100mm。
实施例6：
本实施例为实施例1、实施例2基础上的优选方案，应用于酿酒酵母生产S-腺苷-L-蛋氨酸。
从实验室保存菌种斜面上刮取一环SAM0801菌接种到装有50 mL种子液培养基的250 mL摇瓶中，在30℃、180 rpm条件下培养24 h，得到种子液。使用5 L搅拌式发酵罐配制2L发酵培养基，培养基配方为：葡萄糖70 g/L，酵母粉 15 g/L，麦芽浸粉 5 g/L，无水硫酸镁 5 g/L，磷酸氢二铵 10 g/L，糖蜜 40 g/L，玉米浆 10 g/L ，磷酸氢二钾 1 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，Zn2+、Fe2+、Cu2+ 、Mn2+ 、Ca2+：100 ppm，在116℃下实罐灭菌20分钟。
待培养基温度降至30℃后，按15%（种子液与发酵液的体积比）接种量接种，调节通风比为3 vvm，搅拌转速为700 rpm，用氨水控制pH为5.4进行发酵。发酵过程中实时监测乙醇浓度，在葡萄糖即将耗尽，乙醇浓度开始快速降低时，通过补加葡萄糖控制乙醇浓度下降，最终维持乙醇浓度在0-1%。利用流体力学计算改变发酵反应器中搅拌桨间距使之适合高密度发酵，5 L发酵罐发酵34小时时，菌体达到160 g/L。结合乙醇反馈控制和流体力学计算改变搅拌桨，发酵60小时时S-腺苷蛋氨酸浓度达到15 g/L以上，与未采用反馈控制和改进搅拌桨相比，产量提高了20%。
如图1所示，本实施例中采用的发酵罐的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.9；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5，优选为1.5；
布气器与罐底的距离为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为30mm。
本实施例中采用的发酵罐的搅拌桨也可以为复合搅拌桨，如图1所示；所述的搅拌桨的桨型为：上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.55；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.95；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；
布气器与罐底的距离h3为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为25mm。
实施例7：
本实施例为实施例1、实施例2基础上的优选方案，应用于酿酒酵母生产S-腺苷-L-蛋氨酸和麦角固醇。
从实验室保存菌种斜面上刮取一环SAM0801菌接种到装有50 mL种子液培养基的250 mL摇瓶中，在30℃、180 rpm条件下培养24 h，得到种子液。使用5 L搅拌式发酵罐配制2L发酵培养基，培养基配方：葡萄糖 70 g/L，麦芽浸粉5g/L，玉米浆 44 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，磷酸氢二钾 1 g/L，磷酸氢二铵 10 g/L，糖蜜 40 g/L，硫酸镁 3 g/L，Zn2+，Fe2+、Cu2+、Mn2+各10 ppm，在121℃下实罐灭菌30分钟。待培养基温度降至30℃后按15%的（种子液与发酵液的体积比）接种量接种，调节通风比为4.0 vvm，初始搅拌转速为300 rpm，开始发酵后每小时转速增加50 rpm，至700 rpm，用氨水控制pH为5~6进行发酵。发酵过程中实时监测乙醇浓度，在葡萄糖即将耗尽，乙醇浓度开始快速降低时，补加葡萄糖、尿素和KOH，控制乙醇浓度下降，最终维持乙醇浓度在0~1%。利用流体力学计算对反应器中空气分布器出气口和搅拌桨间距进行改造，提高发酵后期溶氧浓度，并且发酵后期加入硝酸钠6 g/L，5 L发酵罐发酵34小时时，菌体达到160 g/L。
结合乙醇反馈控制和流体力学计算改变搅拌桨方法对酿酒酵母发酵生产S-腺苷蛋氨酸和麦角固醇进行优化，最终S-腺苷蛋氨酸和麦角固醇产量分别为13.5 g/L和1600 mg/L。
如图1所示，本实施例中采用的发酵罐的上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.6；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.9；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.5，优选为1.5；
布气器与罐底的距离h3为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为30mm。
本实施例中采用的发酵罐的搅拌桨也可以为复合搅拌桨，如图2所示，所述的搅拌桨的桨型为：上层为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；下层为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
布气器主要采用圆管式布气器，上表面开孔，直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比为：
规格为5L的发酵罐：0.25-0.35，优选为0.25；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.5-0.7，优选为0.55；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：0.9-1.1，优选为0.95；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比为：
规格为5L的发酵罐：1.5-2.5，优选为1.8；
布气器与罐底的距离h3为：
规格为5L的发酵罐：20-40mm，优选为25mm。
Claims (10)
1.一种微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：该技术在发酵过程中选取标志性代谢物来反映微生物的生长状态和发酵培养基的状况，并通过控制标志代谢物变化，并结合流体力学计算设计改进搅拌反应器尺寸和结构，提高气含率，并使标志代谢物浓度下降；对发酵条件进行优化，并将发酵过程进行放大。
2.根据权利要求1所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：该技术应用于酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽、谷胱甘肽和麦角固醇联产、S-腺苷-L-蛋氨酸；兽疫链球菌发酵生产透明质酸。
3.根据权利要求1或2所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：其特征在于：所述的标志性代谢物为乙醇、甘油、乳酸、乙酸。
4.根据权利要求3所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：该技术使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%，使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。
5.根据权利要求1或2所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：对所述标志性代谢物进行监测，所述的监测方法为在线自动检测及离线半自动快速检测，并通过调节底物的流加速度控制所述的标志性代谢物浓度或使其以一定趋势变化。
6.根据权利要求5所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：
在所述的发酵过程中，酵母体系的流加糖量为：
自开始发酵起：8~16小时， 0~18 g/L/h；16~24小时，18~24g/L/h；24~33小时，8~16 g/L/h；自流加开始，使酵母好氧高密度发酵乙醇浓度小于0.5%。
7.根据权利要求5所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：
在所述的发酵过程中，细菌体系的补糖量为：
自开始发酵起：10~15小时，8~15 g/L/h；19~22小时，10~20 g/L/h；16~18小时，15~25 g/L/h；23~25小时，9~18 g/L/h；自流加开始，使使细菌发酵生产透明质酸标志代谢物乳酸浓度小于3%。
8.根据权利要求1所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：在酵母体系中的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
上层搅拌桨和下层搅拌桨均为六斜叶涡轮桨，均带有圆盘；
布气器直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.9-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：20-700mm。
9.根据权利要求1所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：在酵母体系的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
采用复合搅拌桨，所述的搅拌桨的桨型为：上层搅拌桨为六斜叶涡轮桨，带有圆盘；下层搅拌桨为六斜叶推进式搅拌桨，带有圆盘；
布气器直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.9-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：20--700mm。
10.根据权利要求1所述的微生物发酵过程放大平台技术，其特征在于：在细菌体系的发酵过程中，通过流体力学计算设计改进的搅拌桨及反应器的尺寸和结构为：
采用复合搅拌器，所述的搅拌桨的桨型为：上层搅拌桨为四叶变截面旋桨式搅拌器，不带圆盘；下层搅拌桨为六箭叶涡轮式搅拌器，带有圆盘；
布气器直径与搅拌桨桨径相同；
搅拌桨桨径Dj与罐内径Dn之比的范围为：0.25-0.35；
圆盘直径D1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.5-0.7；
涡轮桨距底面距离h2与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：0.8-1.1；
上下两层搅拌器间距h1与搅拌桨桨径Dj之比的范围为：1.5-2.5；
布气器与罐底的距离h3的范围为：20-120mm。
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