Monitorowanie fermentacji i kontrola procesu oznaczają stworzenie idealnego środowiska wzrostu i fermentacji dla mikroorganizmów, a tym samym utrzymanie stabilnej wydajności, wydajności i stałej jakości produktu. Kluczowe parametry, takie jak pH, tlen rozpuszczony, temperatura, stężenia substratów i lepkość, decydują o jakości i wydajności w fabrykach farmaceutycznych, w których obowiązują rygorystyczne wymagania dotyczące linii technologicznych.
Konieczność monitorowania lepkości i stężenia bulionu fermentacyjnego
Zarówno stężenie, jak i lepkość stanowią dynamiczny wskaźnik wzrostu mikroorganizmów, gęstości komórek i składu bulionu, wywierając istotny wpływ na kluczowe czynniki, takie jak transport masy, dostępność tlenu i dystrybucja składników odżywczych. Bez skrupulatnego monitorowania fermentacji i kontroli procesu, wahania stężenia i lepkości mogą zaburzyć delikatną równowagę środowiska fermentacyjnego, prowadząc do zmniejszenia wydajności, niespójnej jakości produktu i kosztownej nieefektywności.
Ciągły monitoring online procesu fermentacji dostarcza danych w czasie rzeczywistym, umożliwiając operatorom szybką i precyzyjną regulację parametrów, takich jak tempo podawania składników odżywczych i poziom napowietrzenia. Eliminuje to negatywne skutki opóźnionego i czasochłonnego ręcznego pobierania próbek.
Przegląd procesu fermentacji Penicillium
Fermentacja farmaceutyczna to zaawansowane przedsięwzięcie mikrobiologii i inżynierii, w którym starannie hodowane mikroorganizmy, takie jak bakterie lub grzyby, wytwarzają niezbędne bioprodukty, takie jak antybiotyki, szczepionki i enzymy.
Proces fermentacji Penicillium rozpoczyna się od przygotowania inokulum w zbiornikach zaszczepiających. Następnie przechodzi do fermentacji okresowej w systemie fed-batch w pożywkach wzbogaconych w składniki odżywcze w dużych, głębokich fermentorach, w tym w urządzeniach do odzysku i oczyszczania. Stężenie i lepkość bulionu fermentacyjnego są stale monitorowane i regulowane za pomocą czujników procesowych, wewnętrznych sterowników modelowych i systemów automatycznych w celu zwiększenia wydajności i zapobiegania zanieczyszczeniom.
Właściwości Penicillium Chrysogenum w fermentacji wsadowej do produkcji penicyliny
Penicillium chrysogenum, grzyb nitkowaty, jest mikroorganizmem preferowanym do przemysłowej produkcji penicyliny. Jego zachowanie podczas procesu fermentacji jest niezwykle złożone i bezpośrednio wpływa na wydajność i wydajność produktu końcowego. Zrozumienie jego właściwości jest kluczowe dla skutecznej kontroli procesu.
Podczas fermentacji lepkość i stężenie są ze sobą ściśle powiązane, a zmiany jednego z nich bezpośrednio wpływają na drugie. Ta zależność jest kluczowym aspektem kontroli procesu, ponieważ wpływa na wszystko, od wzrostu mikroorganizmów po wydajność produktu.
Zmiany lepkości
Lepkość brzeczki fermentacyjnej jest miarą jej oporu przepływu. Nie jest stała i zazwyczaj zmienia się w trakcie cyklu fermentacji z powodu kilku czynników:
Koncentracja mikroorganizmów wzrasta wraz z ich wzrostem i rozmnażaniem się w procesie wzrostu biomasy. Sama fizyczna obecność tworzy gęstą, splecioną sieć komórek, co znacząco podnosi lepkość bulionu fermentacyjnego.
Liza komórek następuje pod koniec fermentacji. Mikroby mogą ulegać lizie pod wpływem stresu, uwalniając składniki wewnątrzkomórkowe, takie jak DNA i białka. Te duże cząsteczki mogą również znacząco zwiększyć lepkość bulionu.
Zmiany koncentracji
Stężenie waha się wraz z namnażaniem się bakterii, ponieważ gęstość komórek powoduje zagęszczenie bulionu i częstsze interakcje między komórkami. Oczywiście początkowe stężenie substratów, takich jak cukry i składniki odżywcze, ma oczywisty wpływ na dalszy wzrost drobnoustrojów.
Wydzielane białka i polisacharydy gromadzą się w procesie ciągłej fermentacji, przyczyniając się do zwiększenia stężenia substancji rozpuszczonych lub zawieszonych.
Wpływ związku
Ścisły związek między lepkością a stężeniem ma istotne implikacje dla procesu fermentacji. Wzrost lepkości spowodowany wzrostem stężenia może:
Utrudnianie transportu masy: Wysoka lepkość utrudnia transport niezbędnych gazów, takich jak tlen, z pęcherzyków powietrza do bulionu, co ogranicza zdolność mikrobów do wzrostu.
Zmniejszona wydajność mieszania: Gęstszy bulion wymaga więcej energii do skutecznego wymieszania. Może to prowadzić do powstawania stref zastoju, w których dochodzi do wyczerpania składników odżywczych i gromadzenia się produktów przemiany materii, tworząc nierównomierne środowisko, co negatywnie wpływa na wydajność.
Wpływ na dalsze przetwarzanie: Bardzo lepkie buliony są trudniejsze do filtrowania, wirowania i oczyszczania w fazie odzyskiwania produktu, co sprawia, że cały proces jest mniej wydajny i bardziej kosztowny.
Dlatego monitorowanie lepkości i stężenia w czasie rzeczywistym jest kluczowe dla utrzymania optymalnych warunków, zagwarantowania spójnej jakości produktu i maksymalizacji wydajności.
Zastosowania monitorowania lepkości w trybie inline
Transformacyjny potencjał monitorowania online w procesie fermentacji jest szczególnie widoczny w produkcji antybiotyków, takich jak penicylina. Monitorowanie lepkości w czasie rzeczywistym pozwala operatorom na ocenę wzrostu mikroorganizmów i konsystencji bulionu, umożliwiając precyzyjne dostosowanie strategii podawania, napowietrzania i mieszania.
Zautomatyzowane technologie procesowe działają jako system ostrzegania przed potencjalnymi anomaliami, zanieczyszczeniami i tworzeniem się piany, zapobiegając wypadkom w produkcji. Ponadto umożliwiają skalowalność z bioreaktorów laboratoryjnych do przemysłowych.
Rozwiązania do pomiaru lepkości w trybie inline firmy Lonnmeter
Główne funkcje i specyfikacje techniczne
Wiskozymetr sanitarny wbudowany w linię igęstościomierz farmaceutycznySą przeznaczone do monitorowania fermentacji i kontroli procesów w zastosowaniach farmaceutycznych. Ich specjalna konstrukcja mechaniczna ogranicza ryzyko rozwoju bakterii, a także ogranicza konieczność regularnej konserwacji, a nawet wymiany.
Teinstrumenty automatyki liniowejZapewniają pomiary lepkości i gęstości w czasie rzeczywistym, gwarantując stałe warunki panujące w bulionie w bioreaktorach. Ten higieniczny wiskozymetr inline charakteryzuje się zakresem lepkości 10–10 000 000 cP. Tolerancja temperaturowa sięga 350°C.
Wyposażone w zaawansowane czujniki wibracyjne lub rezonansowe, te urządzenia zapewniają precyzyjne odczyty w warunkach dynamicznych i bezproblemowo integrują się z systemami PLC i DCS w celu zapewnienia automatycznego sterowania, co czyni je idealnymi do procesu fermentacji penicyliny.
Zalety w porównaniu z tradycyjnymi metodami offline
Urządzenia do pomiaru lepkości inline firmy Lonnmeter przewyższają tradycyjne metody offline. Zaawansowane narzędzia automatyzacji procesów umożliwiają natychmiastowe dostosowanie procesu, eliminując błędy pobierania próbek.
Ich precyzja w obsłudze bulionów nienewtonowskich przewyższa narzędzia offline, które często zawodzą w przypadku złożonych płynów. Higieniczna konstrukcja minimalizuje ryzyko zanieczyszczenia, co jest kluczowe w środowisku farmaceutycznym, a automatyczne gromadzenie danych redukuje ryzyko błędu ludzkiego, zapewniając najwyższą niezawodność monitorowania procesu fermentacji online.
Korzyści z automatyzacji procesu fermentacji
Rozwiązania Lonnmeter rewolucjonizują automatyzację ciągłej fermentacji penicyliny, zapewniając niezrównane korzyści. Gwarantują one stałą lepkość bulionu fermentacyjnego, co przekłada się na równomierną wydajność penicyliny i jej wysoką czystość.
Automatyczna kontrola lepkości redukuje ilość odpadów, zużycie energii i przestoje, co przekłada się na znaczne oszczędności. Dane w czasie rzeczywistym umożliwiają precyzyjne dostrojenie szybkości podawania, napowietrzania i mieszania, optymalizując wydajność procesu.
Nie sposób przecenić kluczowego znaczenia monitorowania lepkości w procesie fermentacji farmaceutycznej, a zwłaszcza w procesie fermentacji penicyliny. Przenieś swój proces fermentacji na wyższy poziom – skontaktuj się z Lonnmeter już dziś, aby uzyskać spersonalizowaną wycenę naszych zaawansowanych rozwiązań do pomiaru lepkości i uzyskać niezrównaną precyzję produkcji!
Czas publikacji: 14-08-2025
