Биологик ферментация процессларында төрле зурлыктагы ферментация цистерналары өчен температураны контрольдә тоту стратегияләрендәге аермалар

Кереш сүз

Биологик ферментация - чималны микроорганизмнарның метаболик активлыгы аша максатлы продуктларга әйләндерә торган процесс. Ул фармацевтика, азык-төлек, авыл хуҗалыгы һәм әйләнә-тирә мохитне саклау өлкәләрендә киң кулланыла. Ферментация процессы вакытында температура микроб активлыгына, метаболик юлларга һәм продукт формалашуына тәэсир итүче төп параметр булып тора. Ферментация резервуарларының төрле масштаблары арасында температураны контрольдә тоту стратегияләрендә зур аермалар бар, алар нигездә җылылык үткәрүчәнлеге нәтиҗәлелегендә, контроль системасы структурасында, җавап бирү тизлегендә, энергия куллануны контрольдә тотуда һәм процесс масштабында чагыла. Бу мәкаләдә температураны контрольдә тоту стратегияләрендәге аермалар системалы рәвештә анализланачак. ферментация баклары лаборатория, пилот һәм сәнәгать масштабларында, һәм аларның сәбәпләре, ферментация процессларын оптимальләштерү һәм масштаблау өчен теоретик белешмәләр бирү максатыннан.

I. Ферментация процессында температураны контрольдә тотуның роле

Температура микроб күзәнәкләренең ферментатив активлыгына, күзәнәк мембраналарының үткәрүчәнлегенә, метаболик юлларны сайлауга һәм продуктларның барлыкка килү тизлегенә тәэсир итә. Күпчелек ферментация процессларында микроорганизмнар өчен оптималь температура диапазоны 20-40 градус Цельсий арасында була. Бу диапазоннан артып китү метаболик нәтиҗәлелекнең кимүенә яки хәтта күзәнәк үлеменә китерәчәк. Шуңа күрә, тиешле һәм тотрыклы температураны саклау ферментация нәтиҗәлелеген һәм продукт сыйфатын тәэмин итү өчен алшарт булып тора.

Температураны контрольдә тоту системасы билгеләнгән температураны тотрыклы тотарга гына түгел, ә ферментация процессында кинәт җылылык үзгәрешләре (мәсәлән, күп күләмдә метаболик җылылык барлыкка китерә торган микробларның тиз үрчүе) кебек проблемаларны хәл итү өчен тиз җавап бирә алырга тиеш.

II. Төрле масштаблы ферментация савытларының температураны контрольдә тоту системалары

1. Лаборатория үлчәме (1л - 20л)

Лаборатория дәрәҗәсендәге ферментация савытлары гадәттә кечерәк зурлыкта һәм җылылык бүлеп чыгару һәм тарату тизлегенә ия. Аларның температураны контрольдә тоту системалары чагыштырмача гади һәм гадәттә түбәндәге компонентлардан тора:

• Җылыту системасы: Электр җылыту тышлыгы яки җылыту таякчасы;
• Суыту системасы: Капка яки урнаштырылган суыту катушкалары аша суытылган су әйләнеше;
• Идарә итү системасы: җылыту һәм суыту арасында күчүне контрольдә тоту өчен термисторларга тоташтырылган PID (Пропорциональ-Интеграль-Чыгарылма) көйләү системасы;
• Температура турында кире элемтә: Термопарлар яки термисторлар реаль вакыт режимында температура сигналларын бирә.

Кечкенә зурлыклары аркасында җылылык җиңел тигез бүленә, температураны контрольдә тоту тиз һәм системаның тотрыклылыгы югары. Температура тирбәнешләре, гадәттә, ±0,2°C эчендә.

2. Пилот үлчәме (50 л - 500 л)

Пилот масштаблы ферментация савытлары процессларны оптимальләштерү һәм масштаблауны тикшерү өчен кулланыла. Системаның катлаулылыгы сизелерлек арта:

• Җылыту ысулы: Капюшон яки пар белән җылыту аша кайнар су әйләнеше системасы
• Суыту ысулы: Суыту суы әйләнеше яки эчке суыту катушкалары булган ике катламлы тышлык;
• Температураны контрольдә тоту җиһазлары: Гадәттә салкын/кайнар су нисбәтен көйли алырлык PLC контроль системасы белән җиһазландырылган;
• Күзәтү нокталары: Сыеклыкның төрле өлешләрендәге температура аермаларын күзәтү өчен температура датчикларын берничә ноктага урнаштырырга мөмкин.

Бу этапта температура бүленеше тулысынча тигез түгел. Аеруча югары ябышлылыктагы яки югары тыгызлыктагы күзәнәкле ферментация системаларында җирле артык кызу яки ким суыту булырга мөмкин, шуңа күрә болгату нәтиҗәлелеген һәм контроль системасының җавап бирү сәләтен оптимальләштерү юлы белән моны компенсацияләргә кирәк.

3. Сәнәгать масштабы (1 м³ дан алып берничә дистә м³ га кадәр)

Сәнәгать масштабындагы ферментация баклары температураны контрольдә тотуда күбрәк кыенлыклар белән очрашалар:

• Җылылык тапшыру нәтиҗәлелеге мәсьәләсе: Күләм арткан саен, өслек мәйданының күләмгә нисбәте кими, бу исә берәмлек күләм эчендә җылылыкның таралуын катлауландыра;
• Метаболик җылылыкның тиз туплануы: Күзәнәкнең югары концентрациясе һәм актив метаболизм җылылыкның тиз туплануына китерә;
• Яхшыртылган суыту системасы: күп катламлы каплагычлар, югары куәтле суыткычлар, суыту катушкалары һәм суыту манаралары кебек күп системалар кулланыла;
• Югары дәрәҗәдәге автоматизация: температураны контрольдә тоту өчен DCS (Таратылган идарә итү системасы) яки SCADA системалары кулланыла, зона температурасын контрольдә тоту һәм динамик көйләү мөмкинлеген бирә;
• Җылылык инерциясенең артуы: Реакциянең әкренрәк булуы, температураны контрольдә тотуның тоткарлануы, шуңа күрә алдан фаразлау һәм көйләү таләп ителә;

Моннан тыш, зур күләмле ферментация цистерналарын проектлаганда, температура кыры таралышын фаразлау өчен CFD (исәпләү сыеклыгы динамикасы) симуляциясе кирәк, суыту торбаүткәргечләренең урнашуын һәм болгаткычларның проектын җитәкли.

III. Температураны контрольдә тоту стратегияләрендәге аермаларны анализлау

1. Температураны контрольдә тоту тизлеге

Лаборатория масштабындагы система тиз җавап бирә, температураны берничә секунд эчендә көйләүне тәмамлый;

Пилот масштабындагы системаның уртача җавап бирү тизлеге бар, ул дистәләгән секундтан берничә минутка кадәр вакыт ала;

Сәнәгать масштабындагы система иң әкрен җавап бирә, ул берничә минут яки хәтта озаграк вакыт алырга мөмкин. Шуңа күрә еш кына фаразлау стратегиясе (фаразлау контроле) кулланыла.

MIKEBIO сәнәгать масштабындагы ферментация системасы

2. Температураны контрольдә тоту ысулларының төрлелеге

Кечкенә системалар өчен электр җылыту һәм салкын суны контрольдә тоту төп ысуллар булып тора;

Пилот масштаблы һәм аннан югарырак системалар өчен пар белән җылыту һәм суыту суы катнашмасы нисбәтен көйләү гадәттә кулланыла;

Сәнәгать масштабындагы резервуарлар өчен күп каналлы идарә итү кирәк, һәм салкын/кайнар чыганаклар әйләнә-тирә мохит температурасына, ферментация этабына һәм җылылык йөкләмәсе үзгәрешләренә нигезләнеп автоматик рәвештә алыштырыла.

3. Җылылык бүленешенең тигезлеге

Кечкенә баклар, кечкенә үлчәмнәре аркасында, болгату аша җылылыкның бердәмлегенә ирешә ала;

Пилот масштаблы баклар болгатуны температураны контрольдә тоту циркуляция системасы белән берләштерүне таләп итә;

Сәнәгать резервуарлары катлаулырак эчке структура конструкцияләрен таләп итә, мәсәлән, күп нокталы температураны үлчәү, юнәлешле болгату агымы һәм катламлы суыту һ.б.

1. Температураны контрольдә тоту һәм оптимизацияләү юнәлешләрендәге кыенлыклар

IV. Температураны контрольдә тоту һәм ферментация нәтиҗәлелеге арасындагы бәйләнеш

Температураны турыдан-туры контрольдә тотуның төгәллеге тәэсир итә микроорганизмнарның үсеш тизлеге һәм барлыкка килгән метаболитлар төре. Мәсәлән, антибиотик ферментациясендә температураның артуы биомассаның башлангыч туплануын тизләтергә мөмкин, ләкин икенчел метаболитлар формалашуын тоткарлый. Ферментация продукты температурага сизгер аксым булган процесслар өчен, мәсәлән, рекомбинант аксым экспрессия системалары өчен, температурадагы тайпылышлар аксым структурасының дөрес булмаган бөкләнүенә яки инклюзив җисемнәр формалашуына китерергә мөмкин, бу продукт чыгышын кискен киметә.

Моннан тыш, процесс масштабын арттыру вакытында, температураны контрольдә тоту стратегияләрендәге аермалар да лаборатория мәгълүматларын сәнәгать шартларында кабатлауның авыр булуының төп сәбәпләренең берсе булып тора.

V. Йомгак

Температураны контрольдә тоту - биопроцесс ферментациясендә төп параметр. Төрле зурлыктагы ферментация савытлары максатчан температураны контрольдә тоту стратегияләрен таләп итә. Кечкенә масштаблы ферментация тиз җавап бирүгә һәм тотрыклылыкка юнәлтелгән, урта масштаблы ферментация җавап бирү тизлеге һәм тигез температура бүленеше арасындагы балансны таләп итә, ә сәнәгать масштаблысы югары автоматизация һәм системалы планлаштыруны таләп итә. Акыллы җитештерү һәм мәгълүмат анализы технологияләре үсеше белән, киләчәк температураны контрольдә тоту системалары тагын да акыллырак һәм төгәлрәк булачак, нәтиҗәле һәм контрольдә тотыла торган ферментация процесслары өчен ныклы ярдәм күрсәтәчәк.

Икенче яктан, сайлаганда биореактор ферментаторы, продукт сыйфатын тәэмин итү өчен яхшы абруйга һәм көчкә ия даими җитештерүче табу кирәк. Jiangsu Mike Biotechnology Co., Ltd. 2008 елда оешкан, ул ... юнәлешендә эшли. биологик ферментация җиһазлары югары технологияле предприятиеләрне тикшерү һәм эшләнмәләр, җитештерү һәм сату. Безнең компаниядә интеллект һәм автоматизация белән интеграцияләнгән пилот ферментация платформасы бар, һәм ул пилот ферментация процессын оптимальләштерүне гамәлгә ашыра алырлык өлгергән ферментация системасын төзегән, пилот ферментация җитештерүдән алып ферментация продуктларын аеру һәм чистартуга кадәр барлык процесс процессларын эшләүне заказ бирә, шулай ук ​​табиб эш урыны һәм заманча лаборатория булдыра.

Безнең компаниянең стандартлаштырылган җитештерү заводы бар, урнаштыру өчен кирәкле җиһазлар һәм коралларның тулы комплектлары, нигездә төрле станоклар, автоматик аргон дугалы эретеп ябыштыру машинасы, автоматик полировкалау машинасы, автоматик кисү машинасы һәм кимчелекләрне ачыклау машинасы һәм башка 60тан артык җитештерү һәм сынау җиһазлары комплекты бар. Җитештерү процессы заманча стандарт операцияләрне гамәлгә ашыра, клиентларга профессиональ сыйфат һәм техник ярдәм күрсәтү өчен.