Биологиялык ачытуу процесстериндеги ар кандай өлчөмдөгү ачытуу цистерналары үчүн температураны көзөмөлдөө стратегияларындагы айырмачылыктар

Киришүү

Биологиялык ачытуу - бул чийки затты микроорганизмдердин зат алмашуу активдүүлүгү аркылуу максаттуу продуктуларга айландыруучу процесс. Ал фармацевтика, тамак-аш, айыл чарба жана айлана-чөйрөнү коргоо тармактарында кеңири колдонулат. Ачытуу процессинде температура микробдук активдүүлүккө, зат алмашуу жолдоруна жана продуктунун пайда болушуна таасир этүүчү негизги параметр болуп саналат. Ачытуу цистерналарынын ар кандай масштабдарынын ортосунда температураны көзөмөлдөө стратегияларында олуттуу айырмачылыктар бар, алар негизинен жылуулук өткөрүмдүүлүгүнүн натыйжалуулугунда, башкаруу системасынын түзүлүшүндө, жооп берүү ылдамдыгында, энергияны керектөөнү көзөмөлдөөдө жана процесстин масштабында көрүнөт. Бул макалада температураны көзөмөлдөө стратегияларындагы айырмачылыктар системалуу түрдө талданат. ачытуу цистерналары лабораториялык, пилоттук жана өнөр жайлык масштабдарда жана алардын себептери, ачытуу процесстерин оптималдаштыруу жана масштабдоо боюнча теориялык шилтемелерди берүү максатында.

I. Ачытуу процессинде температураны жөнгө салуунун ролу

Температура микробдук клеткалардын ферменттик активдүүлүгүнө, клетка мембраналарынын өткөрүмдүүлүгүнө, зат алмашуу жолдорун тандоого жана продуктулардын пайда болуу ылдамдыгына таасир этет. Көпчүлүк ачытуу процесстеринде микроорганизмдер үчүн оптималдуу температура диапазону 20дан 40 градуска чейин. Бул диапазондон ашып кетүү зат алмашуунун натыйжалуулугунун төмөндөшүнө же ал тургай клеткалардын өлүмүнө алып келет. Ошондуктан, тиешелүү жана туруктуу температураны сактоо ачытуу натыйжалуулугун жана продуктунун сапатын камсыз кылуунун зарыл шарты болуп саналат.

Температураны көзөмөлдөө системасы белгиленген температураны туруктуу кармап турушу гана эмес, ошондой эле ачытуу процессинде температуранын кескин өзгөрүшү (мисалы, көп өлчөмдөгү зат алмашуу жылуулукту пайда кылган микробдордун тез көбөйүшү) сыяктуу кыйынчылыктарды чечүү үчүн тез жооп кайтаруу жөндөмүнө ээ болушу керек.

II. Ар кандай масштабдагы ачытуу идиштеринин температурасын көзөмөлдөө системалары

1. Лабораториялык тараза (1л - 20л)

Лабораториялык деңгээлдеги ачытуу идиштери адатта өлчөмү кичине жана жылуулуктун пайда болуу жана таркалуу ылдамдыгына ээ. Алардын температураны көзөмөлдөө системалары салыштырмалуу жөнөкөй жана жалпысынан төмөнкү компоненттерден турат:

• Жылытуу системасы: Электр жылыткыч куртка же жылытуучу таякча;
• Муздатуу системасы: Муздатылган суунун айлануусу куртка же орнотулган муздатуучу катушкалар аркылуу жүргүзүлөт;
• Башкаруу системасы: жылытуу жана муздатуу ортосундагы которуштурууну башкаруу үчүн термисторлорго туташтырылган PID (Пропорционалдык-Интегралдык-Туунду) жөнгө салуу системасы;
• Температура боюнча пикир: Термопаралар же термисторлор реалдуу убакыт режиминде температура сигналдарын берет.

Алардын кичинекей өлчөмүнөн улам жылуулук оңой бирдей бөлүштүрүлөт, температураны көзөмөлдөө тез жана системанын туруктуулугу жогору. Температуранын өзгөрүшү жалпысынан ±0,2℃ чегинде болот.

2. Пилоттук тараза (50л - 500л)

Пилоттук масштабдагы ачытуу идиштери процесстерди оптималдаштыруу жана масштабдоону текшерүү үчүн колдонулат. Системанын татаалдыгы бир кыйла жогорулайт:

• Жылытуу ыкмасы: ысык сууну айландыруу системасы куртка же буу менен жылытуу аркылуу
• Муздатуу ыкмасы: Муздатуучу суунун айлануусу же ички муздатуучу катушкалары бар эки катмарлуу куртка;
• Температураны көзөмөлдөөчү жабдуулар: Адатта, муздак/ысык суунун катышын тууралай турган PLC башкаруу системасы менен жабдылган;
• Көзөмөлдөө пункттары: Суюктуктун ар кайсы бөлүктөрүндөгү температура айырмачылыктарын көзөмөлдөө үчүн температура сенсорлорун бир нече чекитке жайгаштырса болот.

Бул этапта температуранын бөлүштүрүлүшү толугу менен бирдей болбой калат. Айрыкча, жогорку илешкектүүлүктөгү же жогорку тыгыздыктагы клеткалык ачытуу системаларында жергиликтүү ысып кетүү же муздатуу болушу мүмкүн, андыктан аралаштыруу натыйжалуулугун жана башкаруу системасынын жооп берүү мүмкүнчүлүгүн оптималдаштыруу менен муну компенсациялоо зарыл.

3. Өнөр жай масштабы (1 м³ден бир нече ондогон м³ге чейин)

Өнөр жай масштабындагы ачытуу цистерналары температураны көзөмөлдөөдө көбүрөөк кыйынчылыктарга туш болуңуз:

• Жылуулук алмашуунун натыйжалуулугу маселеси: Көлөм көбөйгөн сайын, беттик аянттын көлөмгө болгон катышы азаят, бул жылуулуктун көлөм бирдигинин ичинде таралышын кыйындатат;
• Зат алмашуу жылуулуктун тез топтолушу: Клеткалардын жогорку концентрациясы жана активдүү зат алмашуу жылуулуктун тез топтолушуна алып келет;
• Өркүндөтүлгөн муздатуу системасы: көп катмарлуу курткалар, жогорку кубаттуулуктагы муздаткычтар, муздатуучу катушкалар жана муздатуучу мунаралар сыяктуу бир нече системалар кабыл алынган;
• Автоматташтыруунун жогорку деңгээли: DCS (Бөлүштүрүлгөн башкаруу системасы) же SCADA системалары температураны башкаруу үчүн колдонулат, зонанын температурасын башкарууну жана динамикалык жөнгө салууну камсыз кылат;
• Жылуулук инерциясынын жогорулашы: Реакциянын жайлашы, температураны көзөмөлдөөнүн кечигиши, ошондуктан эрте божомолдоону жана тууралоону талап кылат;

Мындан тышкары, ири масштабдуу ачытуу цистерналарын долбоорлоодо, температура талаасынын бөлүштүрүлүшүн алдын ала айтуу, муздатуу түтүктөрүнүн жайгашуусун жана аралаштыргычтардын долбоорлоосун жетектөө үчүн CFD (эсептөөчү суюктук динамикасы) симуляциясы талап кылынат.

III. Температураны көзөмөлдөө стратегияларындагы айырмачылыктарды талдоо

1. Температураны көзөмөлдөөнүн жооп берүү ылдамдыгы

Лабораториялык масштабдагы система тез жооп берип, температураны бир нече секунданын ичинде тууралоону аяктайт;

Пилоттук масштабдагы система орточо жооп берүү ылдамдыгына ээ, ал ондогон секунддан бир нече мүнөткө чейин созулат;

Өнөр жай масштабындагы система эң жай реакцияга ээ, ал бир нече мүнөт же андан да көп убакытты талап кылышы мүмкүн. Ошондуктан, көп учурда алдын ала айтуу стратегиясы (алдын ала айтуу көзөмөлү) колдонулат.

MIKEBIO өнөр жайлык масштабдагы ачытуу системасы

2. Температураны көзөмөлдөө ыкмаларынын ар түрдүүлүгү

Чакан масштабдуу системалар үчүн электр жылытуу жана муздак сууну башкаруу негизги ыкмалар болуп саналат;

Пилоттук масштабдагы жана андан жогору системалар үчүн буу менен жылытуу жана муздатуучу суунун аралашмасынын катышын жөнгө салуу кеңири колдонулат;

Өнөр жайлык масштабдагы резервуарлар үчүн көп каналдуу башкаруу талап кылынат, ал эми муздак/ысык булактар ​​айлана-чөйрөнүн температурасына, ачытуу этабына жана жылуулук жүктөмүнүн өзгөрүшүнө жараша автоматтык түрдө которулат.

3. Жылуулуктун бөлүштүрүлүшүнүн бирдейлиги

Кичинекей цистерналар, кичинекей өлчөмүнөн улам, аралаштыруу аркылуу жылуулуктун бирдейлигине жетише алышат;

Учкучтун масштабдуу цистерналары аралаштыруу процессин температураны башкаруучу циркуляция системасы менен айкалыштырышы керек;

Өнөр жайлык резервуарлар татаалыраак ички түзүлүштөрдү, мисалы, көп чекиттүү температураны өлчөө, багыттуу аралаштыруу агымы жана катмарлуу муздатууну талап кылат.

1. Температураны көзөмөлдөө жана оптималдаштыруу боюнча көрсөтмөлөрдөгү кыйынчылыктар

IV. Температураны көзөмөлдөө менен ачытуунун натыйжалуулугунун ортосундагы байланыш

Температураны түздөн-түз көзөмөлдөөнүн тактыгы таасир этет микроорганизмдердин өсүү темпи жана пайда болгон метаболиттердин түрү. Мисалы, антибиотикалык ачытууда температуранын жогорулашы биомассанын баштапкы топтолушун тездетиши мүмкүн, бирок экинчилик метаболиттердин пайда болушуна тоскоол болушу мүмкүн. Ачытуу продуктусу температурага сезгич белок болгон процесстерде, мисалы, рекомбинанттык белок экспрессия системаларында, температуранын четтөөлөрү белоктун түзүлүшүнүн туура эмес бүктөлүшүнө же кошулма денечелеринин пайда болушуна алып келип, продуктунун түшүмүн кескин төмөндөтүшү мүмкүн.

Мындан тышкары, процессти масштабдоо учурунда температураны көзөмөлдөө стратегияларындагы айырмачылыктар дагы лабораториялык маалыматтарды өнөр жай шарттарында кайталоо кыйын болгон негизги себептердин бири болуп саналат.

V. Корутунду

Температураны көзөмөлдөө биопроцесстик ачытуудагы негизги параметр болуп саналат. Ар кандай өлчөмдөгү ачытуу идиштери максаттуу температураны көзөмөлдөө стратегияларын талап кылат. Чакан масштабдагы ачытуу тез жооп берүүгө жана туруктуулукка багытталган, орто масштабдагы ачытуу жооп берүү ылдамдыгы менен бирдей температура бөлүштүрүлүшүнүн ортосундагы тең салмактуулукту талап кылат, ал эми өнөр жай масштабындагы ачытуу жогорку автоматташтырууну жана системалуу пландаштырууну талап кылат. Акылдуу өндүрүш жана маалыматтарды талдоо технологияларынын өнүгүшү менен келечектеги температураны көзөмөлдөө системалары акылдуураак жана так болуп, натыйжалуу жана башкарылуучу ачытуу процесстерине күчтүү колдоо көрсөтөт.

Башка жагынан алганда, тандоодо биореактор ферментатору, продукциянын сапатын камсыз кылуу үчүн жакшы кадыр-баркка жана күчкө ээ туруктуу өндүрүүчүнү табуу зарыл. Jiangsu Mike Biotechnology Co., Ltd. 2008-жылы негизделген, бул багыттагы компания. биологиялык ферментация жабдуулары жогорку технологиялуу ишканаларды изилдөө жана иштеп чыгуу, өндүрүү жана сатуу. Биздин компанияда интеллект жана автоматташтыруу менен интеграцияланган пилоттук ферментация платформасы бар жана пилоттук ферментация процессин оптималдаштырууну ишке ашыра турган, пилоттук ферментация өндүрүшүнөн баштап, ферментация продуктуларын бөлүүгө жана тазалоого чейинки бардык процесстерди иштеп чыгууну ишке ашыра турган жетилген ферментация системасын курган, ошондой эле дарыгердин жумуш ордун жана заманбап лабораторияны түзгөн.

Биздин компанияда стандартташтырылган өндүрүш заводу бар, орнотуу үчүн талап кылынган жабдуулардын жана шаймандардын толук комплекттери бар, негизинен ар кандай станоктор, автоматтык аргон жаа ширетүү машинасы, автоматтык жылтыратуу машинасы, автоматтык кесүүчү машина жана кемчиликтерди аныктоочу машина жана башка 60тан ашык өндүрүш жана сыноо жабдуулары, өндүрүш процессинин баары заманбап стандарттуу иштөөнү ишке ашырат, кардарларга кесипкөй сапат жана техникалык колдоо көрсөтүү үчүн.