Fermentatiebewaking en procesbeheersing betekenen het creëren van een perfecte groei- en fermentatieomgeving voor micro-organismen, om zo een stabiele efficiëntie, opbrengst en consistente productkwaliteit te garanderen. Belangrijke parameters zoals pH, opgeloste zuurstof, temperatuur, substraatconcentraties en viscositeit zijn allemaal factoren die de kwaliteit en efficiëntie in farmaceutische fabrieken bepalen, waar strenge eisen aan de proceslijn worden gesteld.
Noodzakelijke aspecten van het bewaken van de viscositeit en concentratie van fermentatiebouillon
Zowel de concentratie als de viscositeit fungeren als dynamische indicatoren voor microbiële groei, celdichtheid en samenstelling van de bouillon, en beïnvloeden cruciale factoren zoals massaoverdracht, zuurstofbeschikbaarheid en nutriëntenverdeling. Zonder nauwgezette monitoring en procesbeheersing van de fermentatie kunnen schommelingen in concentratie en viscositeit het delicate evenwicht van de fermentatieomgeving verstoren, wat leidt tot lagere opbrengsten, inconsistente productkwaliteit en kostbare inefficiënties.
Continue online monitoring van het fermentatieproces levert realtime gegevens op, waardoor operators snel en nauwkeurig parameters zoals de toevoer van voedingsstoffen en de beluchting kunnen aanpassen. Negatieve effecten van vertraagde en tijdrovende handmatige monsterneming worden hiermee geëlimineerd.
Overzicht van het Penicillium-fermentatieproces
Farmaceutische fermentatie is een geavanceerd project op het gebied van microbiologie en technologie, waarbij zorgvuldig gekweekte micro-organismen, zoals bacteriën of schimmels, essentiële bioproducten produceren zoals antibiotica, vaccins en enzymen.
Het Penicillium-fermentatieproces begint met de bereiding van het inoculum in kweektanks. Vervolgens vindt fed-batch-fermentatie plaats in voedingsrijke media in grote, diepe fermentoren, inclusief downstream-apparatuur voor terugwinning en zuivering. De concentratie en viscositeit van de fermentatievloeistof worden continu bewaakt en gereguleerd met behulp van inline processensoren, interne modelregelaars en geautomatiseerde systemen om de opbrengst te verhogen en besmetting te voorkomen.
Eigenschappen van Penicillium Chrysogenum in batchfermentatie voor de productie van penicilline
Penicillium chrysogenum, een draadvormige schimmel, is het micro-organisme bij uitstek voor de industriële productie van penicilline. Het gedrag ervan tijdens het fermentatieproces is zeer complex en heeft een directe invloed op de efficiëntie en opbrengst van het eindproduct. Inzicht in de eigenschappen ervan is essentieel voor een effectieve procesbeheersing.
Tijdens de fermentatie zijn viscositeit en concentratie nauw met elkaar verbonden, en veranderingen in de ene hebben direct invloed op de andere. Deze relatie is een cruciaal aspect van procesbeheersing, omdat het alles beïnvloedt, van microbiële groei tot productopbrengst.
Viscositeitsveranderingen
De viscositeit van een fermentatiebouillon is een maat voor de weerstand tegen stroming. Deze is niet constant en verandert doorgaans gedurende de fermentatiecyclus als gevolg van verschillende factoren:
De concentratie van micro-organismen neemt toe naarmate ze groeien en zich vermenigvuldigen in biomassa. Alleen al hun fysieke aanwezigheid creëert een dicht, verweven netwerk van cellen, waardoor de viscositeit van de fermentatievloeistof aanzienlijk toeneemt.
Cellyse treedt op aan het einde van de fermentatie. Microben kunnen lyseren als de cellen onder stress staan, waardoor intracellulaire componenten zoals DNA en eiwitten vrijkomen. Deze grote moleculen kunnen ook de viscositeit van de bouillon aanzienlijk verhogen.
Concentratieveranderingen
De concentratie fluctueert naarmate de bacteriën zich vermenigvuldigen, omdat de celdichtheid in het medium toeneemt en er frequentere interacties tussen de cellen plaatsvinden. Uiteraard heeft de initiële concentratie van substraten zoals suikers en voedingsstoffen een duidelijk effect op de verdere groei van de micro-organismen.
Afgescheiden eiwitten en polysacchariden hopen zich op tijdens continue fermentatie, wat bijdraagt aan de toenemende concentratie van opgeloste of zwevende stoffen.
De impact van de relatie
De nauwe relatie tussen viscositeit en concentratie heeft grote gevolgen voor het fermentatieproces. Een stijging van de viscositeit als gevolg van een verhoogde concentratie kan:
Belemmering van massaoverdracht: De hoge viscositeit maakt het moeilijker om essentiële gassen zoals zuurstof vanuit de luchtbellen naar de voedingsbodem over te brengen, waardoor het vermogen van de microben om te groeien wordt beperkt.
Verminderde mengefficiëntie: Een dikkere bouillon vereist meer energie om effectief te mengen. Dit kan leiden tot stagnerende zones waar voedingsstoffen uitgeput raken en afvalstoffen zich ophopen, waardoor een ongelijkmatige omgeving ontstaat die de productiviteit negatief beïnvloedt.
Invloed op de verdere verwerking: Zeer stroperige vloeistoffen zijn moeilijker te filteren, centrifugeren en zuiveren tijdens de productterugwinningsfase, waardoor het hele proces minder efficiënt en duurder wordt.
Het in realtime monitoren van viscositeit en concentratie is daarom cruciaal voor het handhaven van optimale omstandigheden, het waarborgen van een constante productkwaliteit en het maximaliseren van de opbrengst.
Toepassingen van inline viscositeitsmeting
Het transformatieve potentieel van online monitoring in het fermentatieproces is met name duidelijk bij de productie van antibiotica, zoals penicilline. Realtime viscositeitsmeting stelt operators in staat de microbiële groei en de consistentie van de kweekvloeistof te beoordelen, waardoor nauwkeurige aanpassingen aan de toevoerstrategie, beluchting en roering mogelijk zijn.
Geautomatiseerde procestechnologieën fungeren als waarschuwingssysteem voor mogelijke afwijkingen, verontreinigingen en schuimvorming, waardoor productieongevallen worden voorkomen. Bovendien maken ze schaalbaarheid mogelijk van laboratorium- tot industriële bioreactoren.
Lonnmeter Inline Viscositeitsmeetoplossingen
Belangrijkste functies en technische specificaties
De inline sanitaire viscometer enfarmaceutische dichtheidsmeterZe zijn ontworpen voor het bewaken van fermentatieprocessen en het controleren van processen in farmaceutische toepassingen. Hun speciale mechanische ontwerp vermindert de kans op bacteriegroei, de noodzaak voor regelmatig onderhoud en zelfs vervanging.
Dezeinline automatiseringsinstrumentenHet apparaat biedt realtime metingen van viscositeit en dichtheid, waardoor consistente kweekomstandigheden in bioreactoren worden gewaarborgd. De inline, sanitaire viscometer heeft een viscositeitsbereik van 10–10.000.000 cP. De temperatuurtolerantie bedraagt 350 °C.
Uitgerust met geavanceerde trillings- of resonantiesensoren, leveren deze instrumenten nauwkeurige metingen onder dynamische omstandigheden en integreren ze naadloos met PLC- en DCS-systemen voor geautomatiseerde besturing, waardoor ze ideaal zijn voor het fermentatieproces van penicilline.
Voordelen ten opzichte van traditionele offline methoden
De inline viscositeitsmeetinstrumenten van Lonnmeter overtreffen traditionele offline methoden. Geavanceerde procesautomatiseringstools maken directe procesaanpassingen mogelijk, waardoor meetfouten worden geëlimineerd.
Hun precisie bij de verwerking van niet-Newtoniaanse vloeistoffen overtreft die van offline tools, die vaak tekortschieten bij complexe vloeistoffen. Het hygiënische ontwerp minimaliseert het risico op besmetting, wat cruciaal is in farmaceutische omgevingen, terwijl geautomatiseerde gegevensverzameling menselijke fouten vermindert en zo een superieure betrouwbaarheid garandeert voor online monitoring van het fermentatieproces.
Voordelen van automatisering van fermentatieprocessen
De oplossingen van Lonnmeter transformeren de automatisering in de continue fermentatie van penicilline en bieden ongeëvenaarde voordelen. Ze garanderen een constante viscositeit van de fermentatievloeistof, wat resulteert in uniforme penicillineopbrengsten en een hoge zuiverheid.
Geautomatiseerde viscositeitsregeling vermindert afval, energieverbruik en stilstandtijd, wat leidt tot aanzienlijke kostenbesparingen. Realtime data maakt nauwkeurige afstelling van toevoersnelheden, beluchting en roeren mogelijk, waardoor de procesefficiëntie wordt geoptimaliseerd.
Het cruciale belang van inline viscositeitsmonitoring in farmaceutische fermentatieprocessen, met name voor de penicillinefermentatie, kan niet genoeg benadrukt worden. Breng uw fermentatieproces naar een hoger niveau – neem vandaag nog contact op met Lonnmeter voor een offerte op maat voor onze geavanceerde viscositeitsmeetoplossingen en bereik ongeëvenaarde productieprecisie!
Geplaatst op: 14 augustus 2025
