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Le développement du génie biotechnologique moderne est indissociable des technologies de fermentation avancées. En tant qu'équipement essentiel, le système de contrôle automatique de la cuve de fermentation influe directement sur l'efficacité et la qualité de la fermentation microbienne. Avec l'essor des concepts de production intelligente et d'usine numérique, le contrôle automatique des cuves de fermentation modernes est devenu de plus en plus sophistiqué et intelligent, notamment pour la gestion de paramètres clés tels que le pH, l'oxygène dissous, la mousse et la température.

La fermentation en milieu solide (FMS) est une méthode de fermentation biologique importante. Grâce à son rendement élevé en synthèse de produits, sa faible consommation d'énergie et son taux d'utilisation élevé des matières premières, elle est largement utilisée dans des domaines tels que la préparation d'enzymes, d'antibiotiques, d'acides organiques, d'aliments pour animaux et de produits alimentaires. La température et l'humidité sont les principaux facteurs environnementaux qui influencent l'efficacité de la fermentation en milieu solide. Elles affectent directement la croissance et le métabolisme des micro-organismes, ainsi que le rendement de la synthèse des produits. Cet article analyse de manière systématique les mécanismes, les défis et les techniques d'optimisation du contrôle de la température et de l'humidité en fermentation en milieu solide, propose diverses solutions d'optimisation pratiques et explore les perspectives d'application des technologies de contrôle intelligent pour la régulation de la température et de l'humidité. Il fournit ainsi une base théorique et des orientations pratiques pour améliorer l'efficacité de la fermentation en milieu solide.

La fermentation biologique est un procédé fondamental en biotechnologie industrielle, largement utilisé dans des domaines tels que la pharmacie, l'agroalimentaire, l'énergie et les biomatériaux. Les systèmes de fermentation traditionnels utilisent généralement des conditions environnementales constantes, comme un pH et une température constants, afin de fournir un environnement de croissance optimal aux micro-organismes. Cependant, dans de nombreux écosystèmes naturels, les environnements de croissance des micro-organismes ne sont pas uniformes et présentent des gradients de pH et de température marqués. Par conséquent, la simulation de ces conditions naturelles et la construction d'un système de bioréacteur à gradient multi-étapes permettent non seulement d'améliorer l'efficacité métabolique de certains micro-organismes, mais aussi de faciliter la découverte de micro-organismes plus fonctionnels et de leurs produits dans des environnements extrêmes.

Avec le développement rapide des biotechnologies, l'utilisation de micro-organismes extrémistes et de leurs métabolites spécifiques dans l'industrie, l'environnement, l'énergie et d'autres domaines s'est considérablement généralisée. Ces micro-organismes survivent souvent dans des environnements extrêmes tels que des températures élevées, des acides ou des bases forts, des concentrations élevées de sel ou des pressions élevées, et leurs métabolites présentent fréquemment une forte corrosivité, toxicité, inflammabilité et explosivité. Par conséquent, lors de leur application industrielle, le choix des matériaux et la conception de sécurité du réacteur constituent des enjeux techniques majeurs. Un choix judicieux des matériaux influe non seulement sur la durée de vie et les coûts d'exploitation du réacteur, mais aussi directement sur la sécurité et la stabilité du processus de production.