Fermentaation seuranta ja prosessinohjaus tarkoittavat täydellisen kasvu- ja fermentaatioympäristön luomista mikrobille sekä vakaan tehokkuuden, saannon ja tasaisen tuotteen laadun ylläpitämistä. Keskeiset parametrit, kuten pH, liuennut happi, lämpötila, substraattipitoisuudet ja viskositeetti, ovat kaikki tekijöitä, jotka määräävät laadun ja tehokkuuden lääketehtaissa, joissa prosessilinjoille asetetaan tiukat vaatimukset.
Käymisliemen viskositeetin ja pitoisuuden seurannan tarpeet
Sekä pitoisuus että viskositeetti toimivat dynaamisina indikaattoreina mikrobien kasvulle, solutiheydelle ja liemen koostumukselle, ja ne vaikuttavat merkittävästi kriittisiin tekijöihin, kuten massansiirtoon, hapen saatavuuteen ja ravinteiden jakautumiseen. Ilman huolellista käymisen seurantaa ja prosessinohjausta pitoisuuden ja viskositeetin vaihtelut voivat häiritä käymisympäristön herkkää tasapainoa, mikä johtaa pienempiin saantoihin, epätasaiseen tuotteen laatuun ja kalliisiin tehottomuuksiin.
Käymisprosessin jatkuva online-seuranta tuottaa reaaliaikaista tietoa, jonka avulla käyttäjät voivat tehdä nopeita ja tarkkoja säätöjä parametreihin, kuten ravinteiden syöttönopeuksiin ja ilmastustasoihin. Poistaa viivästyneen ja aikaa vievän manuaalisen näytteenoton aiheuttamat negatiiviset vaikutukset.
Yleiskatsaus Penicillium-käymisprosessiin
Farmaseuttinen fermentointi on hienostunut mikrobiologian ja tekniikan projekti, jossa huolellisesti viljellyt mikro-organismit, kuten bakteerit tai sienet, tuottavat elintärkeitä biotuotteita, kuten antibiootteja, rokotteita ja entsyymejä.
Penicillium-käymisprosessi alkaa inokulumin valmistuksella kylvösäiliöissä. Sitten siirrytään panosfermentointiin ravinnepitoisessa elatusaineessa suurissa syväsäiliöisissä käymissäiliöissä, mukaan lukien talteenotto- ja puhdistuslaitteet. Käymisliemen pitoisuutta ja viskositeettia seurataan ja säädetään jatkuvasti prosessiin integroiduilla anturilla, sisäisillä malliohjaimilla ja automatisoiduilla järjestelmillä saannon parantamiseksi ja kontaminaation estämiseksi.
Penicillium Chrysogenumin ominaisuudet penisilliinin tuotantoa varten tehtävässä eräkäymisessä
Penicillium chrysogenum, rihmasieni, on ensisijainen mikro-organismi penisilliinin teolliseen tuotantoon. Sen käyttäytyminen käymisprosessin aikana on erittäin monimutkaista ja vaikuttaa suoraan lopputuotteen tehokkuuteen ja saantoon. Sen ominaisuuksien ymmärtäminen on olennaista tehokkaan prosessinhallinnan kannalta.
Käymisen aikana viskositeetti ja pitoisuus ovat läheisesti kytköksissä toisiinsa, ja toisen muutokset vaikuttavat suoraan toiseen. Tämä suhde on kriittinen prosessinhallinnan osa-alue, sillä se vaikuttaa kaikkeen mikrobien kasvusta tuotesaantoon.
Viskositeetin muutokset
Käymisliemen viskositeetti mittaa sen virtausvastusta. Se ei ole vakio ja muuttuu tyypillisesti käymissyklin aikana useiden tekijöiden vuoksi:
Mikro-organismien pitoisuus kasvaa niiden kasvun myötä ja lisääntyy biomassan kasvussa. Pelkästään fyysinen läsnäolo luo tiheän, toisiinsa kietoutuneen soluverkoston, mikä nostaa käymisliemen viskositeettia merkittävästi.
Solujen hajoaminen tapahtuu fermentaation lopussa. Mikrobit voivat hajota, jos solut joutuvat stressaantuneiksi, jolloin vapautuu solunsisäisiä komponentteja, kuten DNA:ta ja proteiineja. Nämä suuret molekyylit voivat myös lisätä liemen viskositeettia merkittävästi.
Pitoisuuden muutokset
Pitoisuus vaihtelee bakteerien lisääntyessä, koska solutiheys johtaa ahtautuneeseen liemeen ja solujen välisiin vuorovaikutuksiin useammin. Substraattien, kuten sokereiden ja ravinteiden, alkupitoisuudella on luonnollisesti selvä vaikutus mikrobien jatkokasvuun.
Erittynyt proteiini ja polysakkaridi kertyvät jatkuvassa käymisessä, mikä lisää liuenneiden tai suspendoituneiden kiintoaineiden pitoisuutta.
Suhteen vaikutus
Viskositeetin ja konsentraation välinen läheinen suhde vaikuttaa merkittävästi käymisprosessiin. Viskositeetin nousu konsentraation lisääntymisen vuoksi voi:
Estää massan siirtymistä: Korkea viskositeetti vaikeuttaa välttämättömien kaasujen, kuten hapen, siirtymistä ilmakuplia sisältä liemeen, mikä rajoittaa mikrobien kasvukykyä.
Sekoitustehokkuuden lasku: Paksumpi liemi vaatii enemmän energiaa tehokkaaseen sekoittamiseen. Tämä voi johtaa pysähtyneisiin alueisiin, joissa ravinteet ehtyvät ja kuona-aineet kertyvät, mikä luo epätasaisen ympäristön ja vaikuttaa negatiivisesti tuottavuuteen.
Vaikuttaa jatkojalostukseen: Erittäin viskooseja liemiä on vaikeampi suodattaa, sentrifugoida ja puhdistaa tuotteen talteenottovaiheessa, mikä tekee koko prosessista tehottomamman ja kalliimman.
Siksi viskositeetin ja pitoisuuden seuranta reaaliajassa on ratkaisevan tärkeää optimaalisten olosuhteiden ylläpitämiseksi, tasaisen tuotteen laadun varmistamiseksi ja saannon maksimoimiseksi.
Inline-viskositeetin seurannan sovellukset
Online-seurannan mullistava potentiaali fermentaatioprosessissa on erityisen ilmeinen antibioottien, kuten penisilliinin, tuotannossa. Reaaliaikainen viskositeetin seuranta antaa käyttäjille mahdollisuuden mitata mikrobien kasvua ja liemen sakeutta, mikä mahdollistaa ruokintastrategioiden, ilmastuksen ja sekoituksen tarkat säädöt.
Automatisoidut prosessiteknologiat toimivat hälyttäjinä ennen mahdollisia poikkeamia, kontaminaatiota ja vaahdon muodostumista estääkseen tuotanto-onnettomuuksia. Lisäksi ne mahdollistavat skaalautuvuuden laboratorioista teollisiin bioreaktoreihin.
Lonnmeter-linjan sisäiset viskositeetin mittausratkaisut
Päätoiminnot ja tekniset tiedot
Sisäänrakennettu hygieeninen viskosimetri jafarmaseuttinen tiheysmittarion suunniteltu käymisen seurantaan ja prosessinohjaukseen lääketeollisuudessa. Niiden erityinen mekaaninen rakenne vähentää bakteerien kertymisen mahdollisuutta, ja ne vaativat säännöllistä huoltoa ja jopa vaihtoa.
NämälinjaautomaatioinstrumentitTarjoamme reaaliaikaisia viskositeetti- ja tiheysmittauksia varmistaen tasaiset liemiolosuhteet bioreaktoreissa. Sisäänrakennettu hygieeninen viskosimetri mahdollistaa viskositeettialueen 10–10 000 000 cP. Sen lämpötilatoleranssi on jopa 350 °C.
Nämä laitteet on varustettu edistyneillä värähtely- tai resonanssipohjaisilla antureilla, jotka tarjoavat tarkkoja lukemia dynaamisissa olosuhteissa ja integroituvat saumattomasti PLC- ja DCS-järjestelmiin automaattista ohjausta varten, mikä tekee niistä ihanteellisia penisilliinin käymisprosessiin.
Edut perinteisiin offline-menetelmiin verrattuna
Lonnmeterin inline-viskositeettimittauslaitteet päihittävät perinteiset offline-menetelmät. Edistykselliset prosessiautomaatiotyökalut mahdollistavat välittömät prosessisäädöt ja poistavat näytteenottovirheet.
Niiden tarkkuus ei-newtonilaisten liemien käsittelyssä ylittää offline-työkalut, jotka usein epäonnistuvat monimutkaisten nesteiden käsittelyssä. Hygieeninen suunnittelu minimoi kontaminaatioriskit, mikä on kriittistä lääkeympäristöissä, kun taas automaattinen tiedonkeruu vähentää inhimillisiä virheitä varmistaen erinomaisen luotettavuuden käymisprosessin online-seurannassa.
Käymisprosessin automatisoinnin hyödyt
Lonnmeterin ratkaisut mullistavat penisilliinin jatkuvan käymisen automaation ja tarjoavat vertaansa vailla olevia etuja. Ne varmistavat käymisliemen tasaisen viskositeetin, mikä johtaa tasaisiin penisilliinin saantoihin ja korkeaan puhtauteen.
Automaattinen viskositeetin säätö vähentää jätettä, energiankulutusta ja seisokkiaikoja, mikä johtaa merkittäviin kustannussäästöihin. Reaaliaikainen data mahdollistaa syöttönopeuksien, ilmastuksen ja sekoituksen hienosäädön, mikä optimoi prosessin tehokkuuden.
Lääketeollisuuden käymisprosessissa, erityisesti penisilliinin käymisprosessissa, viskositeetin seurannan kriittistä merkitystä ei voi yliarvioida. Vie käymisprosessisi uudelle tasolle – ota yhteyttä Lonnmeteriin jo tänään ja pyydä henkilökohtainen tarjous edistyneistä viskositeetin mittausratkaisuistamme ja avaa vertaansa vailla oleva tuotantotarkkuus!
Julkaisun aika: 14. elokuuta 2025
