FGA發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)｜內(nèi)置預(yù)處理，實(shí)時(shí)在線尾氣分析，同步計(jì)算CER/OUR/RQ，適配實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)發(fā)酵罐

? 創(chuàng)新設(shè)計(jì)：解決高濕尾氣檢測(cè)難題

將尾氣預(yù)處理單元置于設(shè)備內(nèi)部，無(wú)需外接過(guò)濾除濕裝置。該設(shè)計(jì)有效解決了發(fā)酵尾氣大量濕度環(huán)境下傳感器漂移與失效的問(wèn)題，支持長(zhǎng)期連續(xù)在線運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)“免維護(hù)"。

? 核心優(yōu)勢(shì)

· 高度集成一體化：集尾氣采集、預(yù)處理、檢測(cè)、顯示與通訊于一體，節(jié)省安裝空間，簡(jiǎn)化管路布局，降低染菌風(fēng)險(xiǎn)

· 完整代謝分析體系：實(shí)時(shí)在線檢測(cè) CO?與 O? 濃度，同步計(jì)算代謝參數(shù)CER、OUR和RQ，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量。

· 獨(dú)立檢測(cè)通道構(gòu)架：一罐一系統(tǒng)，避免多路切換導(dǎo)致的信號(hào)延遲、數(shù)據(jù)失真及交叉污染風(fēng)險(xiǎn)。

· 標(biāo)準(zhǔn)接口兼容：提供通用軟硬件接口，可無(wú)縫對(duì)接各類(lèi)發(fā)酵罐控制系統(tǒng)。

· 全場(chǎng)景機(jī)型覆蓋：從實(shí)驗(yàn)室（3L）到工業(yè)級(jí)（600T）發(fā)酵罐，提供標(biāo)準(zhǔn)型（FGA-2A/3A）、控制系統(tǒng)配套型（FGA-2B）、特殊工藝專(zhuān)用型（FWQ-2）等系列機(jī)型，支持純氧、混合氧等發(fā)酵工藝定制，提供多種機(jī)型以適應(yīng)不同的發(fā)酵工藝及環(huán)境需求，

· 專(zhuān)業(yè)科研支撐：由山東省生物研究所自主研發(fā)，依托四十多年發(fā)酵過(guò)程檢測(cè)控制研究經(jīng)驗(yàn)，提供持續(xù)技術(shù)支持。

? 系統(tǒng)概述

在現(xiàn)代發(fā)酵工程研究中，如何無(wú)損、連續(xù)地獲取微生物代謝狀態(tài)？傳統(tǒng)侵入式傳感器（如 pH、DO）雖能監(jiān)測(cè)理化參數(shù)，但無(wú)法直接反映細(xì)胞呼吸活性。

尾氣分析作為一種非侵入式在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)分析發(fā)酵罐排氣中的 O?與 CO?，可實(shí)時(shí)解析關(guān)鍵代謝參數(shù)CER/OUR/RQ，為工藝優(yōu)化、異常預(yù)警與放大研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其優(yōu)勢(shì)在于：

· 不改變發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)

· 不干擾生產(chǎn)過(guò)程

· 無(wú)染菌引入風(fēng)險(xiǎn)

· 適用于新建及現(xiàn)有工業(yè)發(fā)酵系統(tǒng)

尾氣分析的難點(diǎn)在于發(fā)酵排出的尾氣含水蒸氣，且?jiàn)A雜粘液/顆粒。在如此高濕環(huán)境下，傳感器漂移與失效問(wèn)題無(wú)法避免，不能長(zhǎng)期在線穩(wěn)定運(yùn)行，故一般需再配置尾氣過(guò)濾除濕等設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理，且需定期維護(hù)更換。

FGA發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)，通過(guò)內(nèi)置預(yù)處理技術(shù)，有效克服高濕高粘尾氣對(duì)傳感器的影響，確保在各類(lèi)發(fā)酵場(chǎng)景下長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)“免維護(hù)"操作。

? 系統(tǒng)組成：

圖一 FGA發(fā)酵尾氣分析儀系統(tǒng)示意圖

FGA 發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)由以下四部分構(gòu)成：

• FGA系列尾氣分析儀（如 FGA-3A、FWQ-2）：完成現(xiàn)場(chǎng)尾氣采集、預(yù)處理、O?/CO?檢測(cè)與本地顯示

• 通訊轉(zhuǎn)換器：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸

• 計(jì)算機(jī)終端：數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)平臺(tái)

• FGASYS 專(zhuān)用分析軟件數(shù)據(jù)管理、趨勢(shì)分析與代謝參數(shù)計(jì)算

? FGASYS 專(zhuān)用分析軟件

由山東省生物研究所自主研發(fā)，專(zhuān)為FGA系列發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)。支持：

• 實(shí)時(shí)采集顯示存儲(chǔ)CO?與O?數(shù)據(jù)

• 趨勢(shì)曲線分析與歷史曲線回溯

• 同步計(jì)算CER、OUR、RQ等參數(shù)

• 導(dǎo)出數(shù)據(jù)報(bào)告

FGASYS發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)專(zhuān)用軟件示意圖

? 系統(tǒng)集成與開(kāi)放性

FGA發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)采用開(kāi)放式架構(gòu)設(shè)計(jì)，可便捷地與現(xiàn)有各類(lèi)發(fā)酵控制系統(tǒng)相融合：

• 硬件接口：支持COM串口、USB口、網(wǎng)口及4-20mA

• 通訊協(xié)議：支持MODBUS-RTU/TCP，DDE及OPC等通訊協(xié)議，可與各類(lèi)發(fā)酵設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換

• 定制服務(wù)：可根據(jù)用戶需求提供定制化開(kāi)發(fā)

? 產(chǎn)品系列

FFFF         FGA發(fā)酵尾氣分析系統(tǒng)歷經(jīng)持續(xù)迭代，已形成完整的產(chǎn)品系列，通過(guò)不斷探索與技術(shù)迭代，結(jié)合各類(lèi)用戶實(shí)際應(yīng)用反饋，系統(tǒng)在功能、穩(wěn)定性方面持續(xù)提升，在前端與各類(lèi)發(fā)酵罐適配后端與控制系統(tǒng)連接等都更加*，為發(fā)酵行業(yè)提供更全面的尾氣分析解決方案。

? 適用場(chǎng)景

應(yīng)用領(lǐng)域：微生物發(fā)酵、動(dòng)/植物細(xì)胞培養(yǎng)，涵蓋發(fā)酵、生物制藥、生物化工、食品、農(nóng)業(yè)、能源及環(huán)保等領(lǐng)域

適配規(guī)模：從3升實(shí)驗(yàn)室小罐到600噸工業(yè)大罐，滿足科研、中試及規(guī)?；a(chǎn)的不同需求。

? 典型應(yīng)用價(jià)值

• 實(shí)時(shí)識(shí)別代謝拐點(diǎn)及發(fā)酵階段，掌控發(fā)酵進(jìn)程

• 優(yōu)化通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速及流加策略，基于代謝需求供氧供料，提升發(fā)酵效率及產(chǎn)率

• 準(zhǔn)確把控移種及放罐時(shí)間，改變經(jīng)驗(yàn)式粗放工藝，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化操作

• 確定工程菌誘導(dǎo)時(shí)機(jī)，提高誘導(dǎo)效率與蛋白表達(dá)量；

• 輔助工藝放大，提供關(guān)鍵代謝數(shù)據(jù)支撐，加快從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化進(jìn)程；

• 早期預(yù)警染菌或代謝異常，保障生產(chǎn)穩(wěn)定；

• 支持批次一致性分析、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)建模與代謝流研究，

• 質(zhì)量守恒計(jì)算，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

? 技術(shù)參數(shù)

? 應(yīng)用單位（部分）

已在以下高校、科研院所及企業(yè)部署應(yīng)用：

• 高校：華東理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、山東大學(xué)、江南大學(xué)、安徽大學(xué)、重慶大學(xué)、廣東醫(yī)科大學(xué)等；

• 科研機(jī)構(gòu)：國(guó)家糧科院、中石化北京/撫順研究院、山東省藥物研究院等；

• 企業(yè)：華北制藥、麗珠集團(tuán)、齊魯制藥、聯(lián)邦制藥、中糧生化、神舟生物、法國(guó)羅蓋特（中國(guó)）、量子高科等

行業(yè)趨勢(shì)：隨著生物制造智能化水平提升，集成化、免維護(hù)的尾氣分析系統(tǒng)正成為發(fā)酵過(guò)程控制的關(guān)鍵組成部分。