Fermenteringsovervåking og prosesskontroll betyr å skape et perfekt vekst- og fermenteringsmiljø for mikrober, og dermed opprettholde en stabil effektivitet, utbytte og konsistent produktkvalitet. Viktige parametere som pH, oppløst oksygen, temperatur, substratkonsentrasjoner og viskositet er alle faktorer som bestemmer kvalitet og effektivitet i farmasøytiske fabrikker, der det stilles strenge krav til prosesslinjen.
Nødvendigheter for overvåking av viskositet og konsentrasjon av fermenteringsbuljong
Både konsentrasjon og viskositet fungerer som en dynamisk indikator på mikrobiell vekst, celletetthet og buljongsammensetning, og påvirker kritiske faktorer som masseoverføring, oksygentilgjengelighet og næringsfordeling betydelig. Uten grundig fermenteringsovervåking og prosesskontroll kan svingninger i konsentrasjon og viskositet forstyrre den delikate balansen i fermenteringsmiljøet, noe som fører til redusert utbytte, inkonsekvent produktkvalitet og kostbar ineffektivitet.
Kontinuerlig online-overvåking av fermenteringsprosessen leverer sanntidsdata, noe som gir operatører mulighet til å gjøre raske og presise justeringer av parametere som næringstilførselshastigheter og luftingsnivåer. Eliminer negative effekter forårsaket av forsinket og tidkrevende manuell prøvetaking.
Oversikt over Penicillium-gjæringsprosessen
Farmasøytisk fermentering er et sofistikert prosjekt innen mikrobiologi og ingeniørfag, der nøye dyrkede mikroorganismer, som bakterier eller sopp, produserer viktige bioprodukter som antibiotika, vaksiner og enzymer.
Penicillium-fermenteringsprosessen starter med inokulumpreparering i såtanker. Deretter går man over til batch-fermentering i næringsberikede medier i store dyptankfermentorer, inkludert nedstrømsutstyr for utvinning og rensing. Fermenteringsbuljongkonsentrasjon og viskositet overvåkes og reguleres kontinuerlig ved hjelp av innebygde prosessensorer, interne modellkontrollere og automatiserte systemer for å forbedre utbyttet og forhindre kontaminering.
Egenskaper til Penicillium Chrysogenum i batchfermentering for penicillinproduksjon
Penicillium chrysogenum, en trådformet sopp, er den foretrukne mikroorganismen for industriell produksjon av penicillin. Dens oppførsel under fermenteringsprosessen er svært kompleks og påvirker direkte effektiviteten og utbyttet til sluttproduktet. Å forstå dens egenskaper er avgjørende for effektiv prosesskontroll.
Under fermentering er viskositet og konsentrasjon nært knyttet sammen, og endringer i den ene påvirker den andre direkte. Dette forholdet er et kritisk aspekt ved prosesskontroll, ettersom det påvirker alt fra mikrobiell vekst til produktutbytte.
Viskositetsendringer
Viskositeten til en fermenteringsbuljong er et mål på dens motstand mot strømning. Den er ikke konstant og endres vanligvis gjennom fermenteringssyklusen på grunn av flere faktorer:
Konsentrasjonen av mikroorganismer øker med veksten deres og multipliserer seg i biomassevekst. Bare den fysiske tilstedeværelsen skaper et tett, sammenflettet nettverk av celler, noe som øker viskositeten til fermenteringsbuljongen betydelig.
Cellelyse skjer på slutten av fermenteringen. Mikrober kan lysere hvis cellene er stresset, og frigjøre intracellulære komponenter som DNA og proteiner. Disse store molekylene kan også øke kraftens viskositet betydelig.
Konsentrasjonsendringer
Konsentrasjonen svinger med bakterier som formerer seg, ettersom celletettheten forårsaket tett buljong og hyppigere interaksjoner mellom celler. Den innledende konsentrasjonen av substrater som sukker og næringsstoffer har selvfølgelig en åpenbar effekt på videre vekst av mikrober.
Utskilt protein og polysakkarid akkumuleres i kontinuerlig gjæring, noe som bidrar til økt konsentrasjon av oppløste eller suspenderte faste stoffer.
Virkningen av forholdet
Det nære forholdet mellom viskositet og konsentrasjon har store implikasjoner for gjæringsprosessen. En økning i viskositet på grunn av økt konsentrasjon kan:
Hindre masseoverføring: Høy viskositet gjør det vanskeligere å overføre essensielle gasser som oksygen fra luftboblene til kraften, noe som begrenser mikrobenes evne til å vokse.
Reduser blandeeffektiviteten: En tykkere kraft krever mer energi for å blandes effektivt. Dette kan føre til stillestående soner der næringsstoffer tømmes og avfallsprodukter samler seg, noe som skaper et ujevnt miljø som påvirker produktiviteten negativt.
Påvirker nedstrøms prosessering: Høyviskøse buljonger er vanskeligere å filtrere, sentrifuge og rense i løpet av produktgjenvinningsfasen, noe som gjør hele prosessen mindre effektiv og mer kostbar.
Derfor er det avgjørende å overvåke viskositet og konsentrasjon i sanntid for å opprettholde optimale forhold, sikre jevn produktkvalitet og maksimere utbyttet.
Anvendelser av inline viskositetsovervåking
Det transformative potensialet ved online overvåking i fermenteringsprosessen er spesielt tydelig i antibiotikaproduksjon, som penicillin. Viskositetssporing i sanntid lar operatører måle mikrobiell vekst og buljongkonsistens, noe som muliggjør presise justeringer av fôringsstrategier, lufting og omrøring.
Automatiserte prosessteknologier fungerer som en varsler før potensielle avvik, forurensning og skumdannelse for å forhindre produksjonsulykker. Dessuten muliggjør det skalerbarhet fra laboratorie- til industrielle bioreaktorer.
Lonnmeter Inline viskositetsmålingsløsninger
Hovedfunksjoner og tekniske spesifikasjoner
Det innebygde sanitære viskometeret ogfarmasøytisk tetthetsmålerer utviklet for fermenteringsovervåking og prosesskontroll i farmasøytiske applikasjoner. Deres spesielle mekaniske design reduserer muligheten for bakterieoppbygging, regelmessig vedlikehold og til og med utskifting.
Disseinnebygde automatiseringsinstrumentergir sanntidsmålinger av viskositet og tetthet, noe som sikrer konsistente buljongforhold i bioreaktorer. Det sanitære viskometeret i serien har et viskositetsområde på 10–10 000 000 cP. Temperaturtoleransen når 350 °C.
Disse instrumentene er utstyrt med avanserte vibrasjons- eller resonansbaserte sensorer, og leverer presise avlesninger under dynamiske forhold. De integreres sømløst med PLS- og DCS-systemer for automatisert kontroll, noe som gjør dem ideelle for fermenteringsprosessen av penicillin.
Fordeler fremfor tradisjonelle frakoblede metoder
Lonnmeters inline-viskositetsmåleinstrumenter overgår tradisjonelle offline-metoder. Avanserte prosessautomatiseringsverktøy muliggjør umiddelbare prosessjusteringer og eliminerer prøvetakingsfeil.
Deres presisjon i håndtering av ikke-newtonske buljonger overgår offline-verktøy, som ofte vakler med komplekse væsker. Det hygieniske designet minimerer risikoen for forurensning, noe som er kritisk i farmasøytiske miljøer, mens automatisert datainnsamling reduserer menneskelige feil, noe som sikrer overlegen pålitelighet for online overvåking av fermenteringsprosessen.
Fordeler med automatisering av fermenteringsprosesser
Lonnmeters løsninger forvandler automatiseringen i kontinuerlig fermentering av penicillin, og gir uovertrufne fordeler. De sikrer jevn viskositet på fermenteringsbuljongen, noe som resulterer i ensartede penicillinutbytter og høy renhet.
Automatisert viskositetskontroll reduserer avfall, energiforbruk og nedetid, noe som gir betydelige kostnadsbesparelser. Sanntidsdata muliggjør finjustering av matehastigheter, lufting og omrøring, noe som optimaliserer prosesseffektiviteten.
Den kritiske betydningen av inline viskositetsovervåking i farmasøytisk fermentering, spesielt for penicillinfermenteringsprosessen, kan ikke overvurderes. Ta fermenteringsprosessen din til neste nivå – kontakt Lonnmeter i dag for å be om et personlig tilbud på våre avanserte viskositetsmålingsløsninger og lås opp enestående produksjonspresisjon!
Publisert: 14. august 2025
