Мы уже рассматривали задачу оптимизации состава питательных сред применительно к периодическим процессам ферментации. Однако система управления периодическими процессами не ограничивается подбором компонентов питательных сред и их концентраций.

Вполне очевидно, что, поскольку на процесс ферментации оказывают влияние многие факторы, существует задача определения оптимальных значений этих факторов и управления ими.

К таким факторам относятся прежде всего температура и рН ферментационных жидкостей, давление в аппарате, уровень жидкости (а также и уровень пены) в аппаратах. Температуру обычно регулируют путем изменения подачи охлаждающей воды в змеевик или рубашку аппарата, величину рН – подачей в аппарат щелочи, аммиачной воды или кислоты. Давление в аппарате поддерживают на определенном уровне при помощи клапана, установленного на линии выхода воздуха из аппарата.

Важной характеристикой является обеспеченность культуры растворенным кислородом. Этот параметр измеряют с помощью специального датчика, и воздействовать на него можно тремя путями: изменяя скорость подачи воздуха в аппарат, частоту вращения мешалки или давление в аппарате. Для некоторых процессов имеет особое значение концентрация растворенного углекислого газа в аппарате, которая управляется теми же воздействиями, что и концентрация растворенного кислорода.

Важную роль в процессе ферментации играют концентрации различных питательных веществ, но не начальные их концентрации в питательной среде, а текущие концентрации, изменяющиеся в ходе процесса. К таким веществам можно отнести углеводы, азот, фосфор и другие компоненты. Их концентрацию можно поддерживать путем подачи в аппарат растворов, содержащих эти вещества, или – в случае необходимости уменьшения концентрации – добавлением стерильной воды.

Как ни странно, не очень важную роль в управлении процессом играет концентрация биомассы микроорганизмов. Этот параметр характеризует результат процесса, а не условия его проведения. Учитывая, что изменяется он довольно медленно, непосредственное его использование в контуре управления довольно затруднительно. То же самое можно сказать и о концентрациях целевых продуктов метаболизма. Их целесообразно контролировать, учитывать, но не поддерживать на определенном уровне.

Если значения концентраций кислорода и углекислого газа в выходящем воздухе умножить на значение расхода воздуха через аппарат, то можно получить интенсивность дыхания (выделения CO₂) и скорость потребления кислорода культурой микроорганизмов. Эти параметры довольно быстро реагируют на многие управляющие воздействия и поэтому могут быть использованы в качестве косвенных параметров управления процессом.

Перечисленные технологические параметры являются основными параметрами, используемыми для управления процессом ферментации. Простейшие схемы управления построены как совокупность контуров регулирования температуры, давления, расхода воздуха, величины рН, уровня жидкости и пены в аппарате и реже – концентраций растворенного кислорода и различных субстратов в среде.