Monitorizarea și controlul procesului de fermentație înseamnă crearea unui mediu perfect de creștere și fermentare pentru microbi, menținând apoi o eficiență stabilă, un randament și o calitate constantă a produsului. Parametrii cheie precum pH-ul, oxigenul dizolvat, temperatura, concentrațiile substratului, vâscozitatea sunt factori care determină calitatea și eficiența în fabricile farmaceutice, unde sunt impuse cerințe riguroase pentru linia de proces.
Necesitățile monitorizării vâscozității și concentrației bulionului de fermentație
Atât concentrația, cât și vâscozitatea servesc drept indicatori dinamici ai creșterii microbiene, densității celulare și compoziției bulionului, influențând profund factorii critici precum transferul de masă, disponibilitatea oxigenului și distribuția nutrienților. Fără o monitorizare meticuloasă a fermentației și un control al procesului, fluctuațiile concentrației și vâscozității pot perturba echilibrul delicat al mediului de fermentație, ducând la randamente diminuate, o calitate inconsistentă a produsului și ineficiențe costisitoare.
Monitorizarea online continuă a procesului de fermentare oferă date în timp real, permițând operatorilor să facă ajustări rapide și precise ale parametrilor precum ratele de alimentare cu nutrienți și nivelurile de aerare. Eliminați efectele negative aduse de eșantionarea manuală întârziată și consumatoare de timp.
Prezentare generală a procesului de fermentare a penicilliumului
Fermentația farmaceutică este un proiect sofisticat de microbiologie și inginerie, în care microorganisme cultivate cu grijă, cum ar fi bacteriile sau fungii, produc bioproduse vitale precum antibiotice, vaccinuri și enzime.
Procesul de fermentare cu Penicillium începe cu prepararea inoculului în rezervoarele de însămânțare. Apoi se trece la fermentarea în loturi alimentate în medii îmbogățite cu nutrienți, în fermentatoare mari, cu rezervoare adânci, inclusiv echipamente în aval pentru recuperare și purificare. Concentrația și vâscozitatea mustului de fermentație sunt monitorizate și reglate continuu folosind senzori de proces în linie, controlere interne de model și sisteme automate pentru a îmbunătăți randamentul și a preveni contaminarea.
Proprietățile Penicillium Chrysogenum în fermentația discontinuă pentru producerea de penicilină
Penicillium chrysogenum, o ciupercă filamentoasă, este microorganismul preferat pentru producția industrială de penicilină. Comportamentul său în timpul procesului de fermentare este extrem de complex și are un impact direct asupra eficienței și randamentului produsului final. Înțelegerea proprietăților sale este esențială pentru un control eficient al procesului.
În timpul fermentației, vâscozitatea și concentrația sunt strâns legate, iar modificările uneia o afectează direct pe cealaltă. Această relație este un aspect critic al controlului procesului, deoarece are impact asupra tuturor aspectelor, de la creșterea microbiană până la randamentul produsului.
Modificări ale vâscozității
Vâscozitatea unui bulion de fermentație este o măsură a rezistenței sale la curgere. Nu este constantă și se schimbă de obicei pe parcursul ciclului de fermentație din cauza mai multor factori:
Concentrația microorganismelor crește odată cu creșterea lor și se înmulțesc odată cu creșterea biomasei. Simpla prezență fizică creează o rețea densă, împletită de celule, care crește semnificativ vâscozitatea bulionului de fermentație.
Liza celulară are loc la sfârșitul fermentației. Microbii se pot liza dacă celulele sunt stresate, eliberând componente intracelulare precum ADN-ul și proteinele. Aceste molecule mari pot, de asemenea, crește semnificativ vâscozitatea bulionului.
Modificări ale concentrației
Concentrația fluctuează odată cu multiplicarea bacteriilor, deoarece densitatea celulară a cauzat o aglomerare a bulionului și interacțiuni mai frecvente între celule. Desigur, concentrația inițială de substraturi precum zaharurile și nutrienții are un efect evident asupra creșterii ulterioare a microbilor.
Proteinele și polizaharidele secretate se acumulează în fermentația continuă, contribuind la creșterea concentrației de solide dizolvate sau în suspensie.
Impactul relației
Relația strânsă dintre vâscozitate și concentrație are implicații majore pentru procesul de fermentație. O creștere a vâscozității datorată creșterii concentrației poate:
Împiedicarea transferului de masă: Vâscozitatea ridicată îngreunează transferul gazelor esențiale, cum ar fi oxigenul, din bulele de aer în bulion, limitând capacitatea microbilor de a se dezvolta.
Scăderea eficienței amestecării: Un bulion mai gros necesită mai multă energie pentru a fi amestecat eficient. Acest lucru poate duce la zone stagnante în care nutrienții sunt epuizați și se acumulează deșeuri, creând un mediu neuniform care afectează negativ productivitatea.
Afectează procesarea în aval: Musele cu vâscozitate ridicată sunt mai dificil de filtrat, centrifugat și purificat în timpul fazei de recuperare a produsului, ceea ce face ca întregul proces să fie mai puțin eficient și mai costisitor.
Prin urmare, monitorizarea vâscozității și concentrației în timp real este crucială pentru menținerea condițiilor optime, asigurarea unei calități constante a produsului și maximizarea randamentului.
Aplicații ale monitorizării vâscozității inline
Potențialul transformator al monitorizării online în procesul de fermentație este evident în special în producția de antibiotice, cum ar fi penicilina. Urmărirea vâscozității în timp real permite operatorilor să evalueze creșterea microbiană și consistența bulionului, permițând ajustări precise ale strategiilor de hrănire, aerare și agitare.
Tehnologiile de procesare automată acționează ca un semnal de alarmă înainte de potențiale anomalii, contaminare, formare de spumă pentru a preveni accidentele de producție. Mai mult, permit scalabilitatea de la bioreactoarele de laborator la cele industriale.
Soluții de măsurare a vâscozității în linie Lonnmeter
Funcții principale și specificații tehnice
Vâscozimetrul sanitar în linie șidensmetru farmaceuticsunt concepute pentru monitorizarea fermentației și controlul proceselor în aplicații farmaceutice. Designul lor mecanic special reduce posibilitățile de acumulare a bacteriilor, întreținerea regulată și chiar înlocuirea.
Acesteinstrumente de automatizare în linieoferă măsurători de vâscozitate și densitate în timp real, asigurând condiții consistente de bulion în bioreactoare. Viscozimetrul sanitar în linie are un interval de vâscozitate de la 10 la 10.000.000 cP. Toleranța sa de temperatură atinge 350°C.
Echipate cu senzori avansați bazați pe vibrații sau rezonanță, aceste instrumente oferă citiri precise în condiții dinamice și se integrează perfect cu sistemele PLC și DCS pentru control automat, ceea ce le face ideale pentru procesul de fermentare a penicilinei.
Avantaje față de metodele tradiționale offline
Instrumentele de măsurare a vâscozității inline de la Lonnmeter eclipsează metodele tradiționale offline. Instrumentele avansate de automatizare a proceselor permit ajustări imediate ale procesului, eliminând erorile de eșantionare.
Precizia lor în manipularea bulionurilor non-newtoniene depășește instrumentele offline, care adesea se defectează în cazul fluidelor complexe. Designul sanitar minimizează riscurile de contaminare, esențiale în mediul farmaceutic, în timp ce colectarea automată a datelor reduce erorile umane, asigurând o fiabilitate superioară pentru monitorizarea online a procesului de fermentație.
Beneficii în automatizarea procesului de fermentație
Soluțiile Lonnmeter transformă automatizarea în fermentarea continuă a penicilinei, oferind beneficii de neegalat. Acestea asigură o vâscozitate constantă a bulionului de fermentație, rezultând randamente uniforme de penicilină și puritate ridicată.
Controlul automat al vâscozității reduce deșeurile, consumul de energie și timpii de nefuncționare, ceea ce duce la economii semnificative de costuri. Datele în timp real permit reglarea fină a ratelor de alimentare, a aerării și a agitării, optimizând eficiența procesului.
Importanța critică a monitorizării vâscozității inline în fermentația farmaceutică, în special pentru procesul de fermentare cu penicilină, nu poate fi supraestimată. Duceți-vă procesul de fermentare la nivelul următor - contactați Lonnmeter astăzi pentru a solicita o ofertă personalizată pentru soluțiile noastre avansate de măsurare a vâscozității și deblocați o precizie de producție de neegalat!
Data publicării: 14 august 2025
