科技前沿“水體污染控制與治理”國家科技重大專項“制藥行業(yè)全過程水污染控制技術集成與工程實證”課題，針對制藥行業(yè)青霉素發(fā)酵過程排放的廢水濃度高、酸堿性變化大、碳氮比低、色度高和殘留抗生素等問題，通過對發(fā)酵過程污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)的系統(tǒng)分析，提升和優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)工藝，促進青霉素可持續(xù)綠色生產(chǎn)。
 　　課題承擔單位華北制藥股份有限公司，基于生產(chǎn)菌生理代謝特性的多尺度發(fā)酵過程優(yōu)化理論，結合用于生物過程優(yōu)化與放大研究的專用設備、數(shù)據(jù)處理軟件包等關鍵共性技術平臺，建立了青霉素工業(yè)發(fā)酵過程優(yōu)化控制技術，實現(xiàn)了有機氮源利用率的提高和污染物減排。在此基礎上，課題開發(fā)了基于合成培養(yǎng)基營養(yǎng)包替代復合有機氮源的新工藝，并通過對全合成培養(yǎng)基營養(yǎng)包進行優(yōu)化，實現(xiàn)了青霉素發(fā)酵生產(chǎn)單位的顯著提升。
 　　課題形成的青霉素發(fā)酵過程優(yōu)化原料替代和過程控制工藝在華北制藥股份有限公司倍達分廠進行了生產(chǎn)驗證，以建立的數(shù)據(jù)采集參數(shù)為指導，通過調(diào)整磷酸鹽和銨離子的流加量準確控制菌體的比生長速率，可以很好維持菌體的生長，促進青霉素合成，與原工藝相比提高了13%以上，生產(chǎn)效率提升效果顯著。發(fā)酵廢酸水COD較原工藝降低了32.7%，廢酸水中氨氮降低了46.5%，明顯降低了發(fā)酵廢水污染物的排放，減輕了企業(yè)污水處理負荷，促進了青霉素清潔生產(chǎn)的快速實現(xiàn)。