威奇達藥業是國內重要的抗生素生產企業，僅青霉素年產規模就達萬噸，青霉素的生產從發酵到提取均已實現自動化控制，精確的在線監測和調控對實現規模化生產與良好質量控制至關重要。
青霉素，又名盤尼西林，英文Penicillin，是一類高效、低毒、臨床應用廣泛的重要抗生素，其分子中含有青霉烷，能破壞細菌的細胞壁，并在細菌細胞的繁殖期起到殺菌作用。到2001年，我國青霉素的產量已經占據了全球60%市場份額，目前我國是全球最大的青霉素生產國家。
發酵過程的在線監控
威奇達藥業的青霉素發酵采用少量多次補料的生產方式，讓易產生阻遏、抑制和限制作用的基質緩慢流動，以維持最適濃度，特別是葡萄糖的流加，即使是超出最適濃度范圍的較小波動，都可能引起嚴重的阻遏或限制，使生物合成速度減慢或停止。目前，糖濃度的檢測尚難進行在線監測，葡萄糖的流加不能依據糖濃度進行控制。同時，青霉素是產黃霉菌在生長過程中的次級代謝產物，生產過程中調控的是青霉菌次級代謝的速度，控制依據主要是發酵單位，主要調控手段有pH調控、溶氧調控、罐溫控制、流加補料控制等。
圖2 梅特勒-托利多極譜溶氧電極InPro6860i。
青霉素的發酵過程需要精確的pH值監測以幫助調整補料策略。威奇達藥業通過采用梅特勒-托利多在線pH測量系統幫助實現這一過程的精確測量和調控，即根據pH值的變化來決定葡萄糖流加速度的快慢，優化自動化補料工藝。青霉素發酵的最適pH值一般認為在6.5左右，可略高或略低，但應盡量避免pH值超過7.0。因為青霉素在堿性條件下不穩定, 容易加速其水解。過低的加糖速率難以中和蛋白質代謝產生的氨或其他生理堿性物質代謝產生的堿性化合物，引起 pH 值上升，而過高的流加速率又會造成酸性中間產物的積累使pH值降低。在生產過程中，通過pH監測可幫助控制流加酸、堿性物料的穩定。
溶氧濃度是影響青霉素發酵過程的另一個重要因素。青霉素在不同的發酵周期需要不同的溶氧值，太高會增加碳源消耗并影響重要的次級代謝，太低則導致菌絲因缺氧自溶。山西威奇達藥業在溶氧控制方面同樣實現了自動化監測，梅特勒-托利多在線溶氧系統的InPro6800電極直接插入發酵罐實時測量發酵液的變化，并通過M400變送器給出精確的溶氧值指示，作為葡萄糖流加控制的一個重要參考指標，從而確保氧傳遞和氧消耗的動態平衡。理論上一般假設發酵液中每一點的生物量都相同，但溶氧量卻不同，僅考慮壓力因素時，實際罐底部的溶氧要比罐上部的溶氧高，所以發酵罐測量安裝點的選擇也非常重要。
提取過程的在線監控
青霉素發酵液過濾后，一般用萃取方法提純，威奇達藥業采用的也是類似方法，通過碟片式離心機實現萃取。威奇達青霉素下游提取工藝也配置了梅特勒-托利多在線pH測量系統，以通過高精度在線監控幫助實現高效自動化提取，首先向青霉素發酵濾液添加稀硫酸溶液，調至pH2.0左右，加入醋酸丁酯和破乳劑進行萃取，操作溫度一般設在10℃~15℃。萃取后的有機相離心洗滌后，進行第二步萃取，將洗滌后的有機相與堿水在低溫下用離心機進行三級連續逆流反萃取，調節pH值為6.6~7.2，這樣就又將目標物質從有機相提純到了水相中。這種提取方法傳質速度快、生產周期短、便于連續操作、可自動控制、分離效率高、生產能力大，尤其在自動化控制提高生產效率方面優勢顯著。最后，將所得反萃取液經丁醇共沸結晶、干燥，進一步獲取精制成品。威奇達藥業通過在青霉素提取過程中控制溶液的pH值更進一步保證了藥效、純度和后續結晶過程速度，節約了生產成本，提高了生產效率，更能確保產品的高品質。