Monitorování a řízení fermentace znamená vytvoření dokonalého prostředí pro růst a fermentaci mikrobů a následné udržení stabilní účinnosti, výtěžku a konzistentní kvality produktu. Klíčové parametry, jako je pH, rozpuštěný kyslík, teplota, koncentrace substrátu a viskozita, jsou faktory určující kvalitu a efektivitu ve farmaceutických továrnách, kde jsou na procesní linky kladeny přísné požadavky.
Nutnost monitorování viskozity a koncentrace fermentačního bujónu
Koncentrace i viskozita slouží jako dynamický indikátor mikrobiálního růstu, hustoty buněk a složení bujónu a zásadně ovlivňují kritické faktory, jako je přenos hmoty, dostupnost kyslíku a distribuce živin. Bez pečlivého monitorování fermentace a řízení procesu mohou kolísání koncentrace a viskozity narušit křehkou rovnováhu fermentačního prostředí, což vede ke sníženým výtěžkům, nekonzistentní kvalitě produktu a nákladným neefektivitám.
Nepřetržité online sledování fermentačního procesu poskytuje data v reálném čase, což umožňuje operátorům provádět rychlé a přesné úpravy parametrů, jako je rychlost podávání živin a úroveň provzdušňování. Eliminujte negativní dopady způsobené zpožděným a časově náročným ručním odběrem vzorků.
Přehled procesu fermentace Penicillium
Farmaceutická fermentace je sofistikovaný projekt mikrobiologie a inženýrství, kde pečlivě kultivované mikroorganismy, jako jsou bakterie nebo houby, produkují životně důležité bioprodukty, jako jsou antibiotika, vakcíny a enzymy.
Proces fermentace Penicillium začíná přípravou inokula v inokulačních nádržích. Poté se přechází na přítokovou fermentaci v médiu obohaceném živinami ve velkých hlubokých fermentorech, včetně následného zařízení pro regeneraci a čištění. Koncentrace a viskozita fermentačního bujónu jsou průběžně monitorovány a regulovány pomocí inline procesních senzorů, interních modelových regulátorů a automatizovaných systémů pro zvýšení výtěžnosti a prevenci kontaminace.
Vlastnosti Penicillium Chrysogenum při dávkové fermentaci pro výrobu penicilinu
Penicillium chrysogenum, vláknitá houba, je mikroorganismus volby pro průmyslovou výrobu penicilinu. Jeho chování během fermentačního procesu je velmi složité a přímo ovlivňuje účinnost a výtěžnost konečného produktu. Pochopení jeho vlastností je nezbytné pro efektivní řízení procesu.
Během fermentace jsou viskozita a koncentrace úzce spjaty a změny v jednom přímo ovlivňují druhé. Tento vztah je kritickým aspektem řízení procesu, protože ovlivňuje vše od mikrobiálního růstu až po výtěžek produktu.
Změny viskozity
Viskozita fermentačního vývaru je měřítkem jeho odporu vůči toku. Není konstantní a obvykle se mění v průběhu fermentačního cyklu v důsledku několika faktorů:
Koncentrace mikroorganismů se zvyšuje s jejich růstem a množí se v růstu biomasy. Pouhá fyzická přítomnost vytváří hustou, propletenou síť buněk, což výrazně zvyšuje viskozitu fermentačního vývaru.
K lýze buněk dochází na konci fermentace. Mikroby mohou lýzovat, pokud jsou buňky stresovány, a uvolňovat intracelulární složky, jako je DNA a proteiny. Tyto velké molekuly mohou také významně zvýšit viskozitu bujónu.
Změny koncentrace
Koncentrace kolísá s množením bakterií, protože hustota buněk způsobuje přeplněný bujón a častější interakce mezi buňkami. Počáteční koncentrace substrátů, jako jsou cukry a živiny, má samozřejmě zjevný vliv na další růst mikrobů.
Vylučované bílkoviny a polysacharidy se hromadí při kontinuální fermentaci, což přispívá ke zvyšování koncentrace rozpuštěných nebo suspendovaných pevných látek.
Dopad vztahu
Úzký vztah mezi viskozitou a koncentrací má zásadní dopad na proces fermentace. Zvýšení viskozity v důsledku zvýšené koncentrace může:
Znemožňuje přenos hmoty: Vysoká viskozita ztěžuje přenos esenciálních plynů, jako je kyslík, ze vzduchových bublin do vývaru, což omezuje schopnost mikrobů růst.
Snížení účinnosti míchání: Hustší vývar vyžaduje více energie k efektivnímu míchání. To může vést ke vzniku stagnujících zón, kde se vyčerpávají živiny a hromadí se odpadní produkty, což vytváří nerovnoměrné prostředí, které negativně ovlivňuje produktivitu.
Ovlivnění následného zpracování: Vysoce viskózní bujóny se během fáze regenerace produktu obtížněji filtrují, centrifugují a čistí, což celý proces činí méně efektivním a nákladnějším.
Monitorování viskozity a koncentrace v reálném čase je proto klíčové pro udržení optimálních podmínek, zajištění konzistentní kvality produktu a maximalizaci výtěžnosti.
Aplikace inline monitorování viskozity
Transformační potenciál online monitorování v procesu fermentace je obzvláště patrný při výrobě antibiotik, jako je penicilin. Sledování viskozity v reálném čase umožňuje operátorům měřit mikrobiální růst a konzistenci vývaru, což umožňuje přesné úpravy strategií krmení, provzdušňování a míchání.
Automatizované procesní technologie fungují jako varovný signál před potenciálními anomáliemi, kontaminací a tvorbou pěny, aby se zabránilo výrobním nehodám. Navíc umožňují škálovatelnost od laboratorních až po průmyslové bioreaktory.
Řešení pro měření viskozity v potrubí od Lonnmeteru
Hlavní funkce a technické specifikace
Vestavěný hygienický viskozimetr afarmaceutický hustoměrJsou určeny pro monitorování fermentace a řízení procesů ve farmaceutických aplikacích. Jejich speciální mechanická konstrukce snižuje možnost hromadění bakterií, vyžaduje pravidelnou údržbu a dokonce i výměnu.
Tytoinline automatizační nástrojeposkytují měření viskozity a hustoty v reálném čase a zajišťují tak konzistentní podmínky bujónu v bioreaktorech. Řadový hygienický viskozimetr se vyznačuje rozsahem viskozity 10–10 000 000 cP. Jeho teplotní tolerance dosahuje 350 °C.
Tyto přístroje, vybavené pokročilými vibračními nebo rezonančními senzory, poskytují přesné údaje v dynamických podmínkách a bezproblémově se integrují se systémy PLC a DCS pro automatizované řízení, což je činí ideálními pro proces fermentace penicilinu.
Výhody oproti tradičním offline metodám
Inline měřicí přístroje viskozity od společnosti Lonnmeter předčí tradiční offline metody. Pokročilé nástroje pro automatizaci procesů umožňují okamžité úpravy procesu a eliminují chyby při odběru vzorků.
Jejich přesnost při manipulaci s nenewtonovskými bujóny předčí offline nástroje, které často selhávají u složitých tekutin. Hygienická konstrukce minimalizuje rizika kontaminace, která jsou ve farmaceutickém prostředí kritická, zatímco automatizovaný sběr dat snižuje lidské chyby a zajišťuje tak vynikající spolehlivost pro online monitorování fermentačního procesu.
Výhody automatizace fermentačního procesu
Řešení společnosti Lonnmeter transformují automatizaci v kontinuální fermentaci penicilinu a přinášejí bezkonkurenční výhody. Zajišťují konzistentní viskozitu fermentačního bujónu, což vede k rovnoměrnému výtěžku penicilinu a vysoké čistotě.
Automatizovaná regulace viskozity snižuje plýtvání, spotřebu energie a prostoje, což vede k významným úsporám nákladů. Data v reálném čase umožňují jemné doladění rychlosti podávání, provzdušňování a míchání, a optimalizují tak efektivitu procesu.
Zásadní význam inline monitorování viskozity ve farmaceutické fermentaci, zejména v procesu fermentace penicilinu, nelze přeceňovat. Posuňte svůj fermentační proces na novou úroveň – kontaktujte Lonnmeter ještě dnes a vyžádejte si personalizovanou cenovou nabídku na naše pokročilá řešení pro měření viskozity, která vám pomohou dosáhnout bezkonkurenční přesnosti výroby!
Čas zveřejnění: 14. srpna 2025
