我国维生素C生产主要采用二步发酵法。近年来,随着维生素C市场竞争越来越激烈,如何实现维生素C生产过程的优化控制、提高维生素C生产效率已成为研究热点。目前两步法中第一步的研究已取得了较大突破,如何提高第二步发酵过程(即山梨糖转化为2-KGA过程)的转化率已成为热点问题。数学模型是优化控制的基础,本文主要对2-KGA发酵过程模型化做了以下几个方面的研究:2-KGA发酵过程宏观动力学模型2-KGA发酵过程为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium,俗称大菌)和氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans,俗称小菌)混合发酵,如何描述大小两种菌之间的关系是动力学建模的关键问题。大菌的胞外液能促进小菌生长和产酸,而小菌的代谢产物2-KGA促使大菌自溶,在大小菌生长模型中,引入产物抑制项和大菌浓度项来描述大小菌间的相互作用。实验验证结果表明,该模型能准确描述大小菌生长和产物2-KGA形成。气升式反应器模型2-KGA发酵生产通常使用气升式反应器,本文介绍了建立气升式反应器模型的常用方法,并对反应器内溶氧情况做了仿真。仿真结果表明,在气升式反应器中,其溶氧存在轴向分布,底部的溶氧水平最高,而反应器顶部的最低。模型综合将2-KGA发酵过程动力学模型与气升式反应器模型结合起来,气升式反应器用串联CSTR模型来近似,在2-KGA发酵过程动力学模型中考虑山梨糖和溶氧两者为限制性基质,仿真结果表明,反应器顶部和底部2-KGA形成速率和L-山梨糖消耗速率间存在较大差异,证明了溶氧水平对发酵过程的影响,通过改进反应器结构,有望提高2-KGA生产率。