Fermenteringsövervakning och processkontroll innebär att skapa en perfekt odlings- och fermenteringsmiljö för mikrober, och sedan bibehålla en stabil effektivitet, utbyte och jämn produktkvalitet. Viktiga parametrar som pH, löst syre, temperatur, substratkoncentrationer och viskositet är alla faktorer som avgör kvalitet och effektivitet i läkemedelsfabriker, där rigorösa krav ställs på processlinjen.
Nödvändigheter för övervakning av jäsningsbuljongens viskositet och koncentration
Både koncentration och viskositet fungerar som en dynamisk indikator på mikrobiell tillväxt, celltäthet och buljongsammansättning, och påverkar djupt kritiska faktorer som massöverföring, syretillgänglighet och näringsfördelning. Utan noggrann jäsningsövervakning och processkontroll kan fluktuationer i koncentration och viskositet störa den känsliga balansen i jäsningsmiljön, vilket leder till minskade utbyten, inkonsekvent produktkvalitet och kostsamma ineffektiviteter.
Kontinuerlig onlineövervakning av fermenteringsprocessen levererar realtidsdata, vilket ger operatörerna möjlighet att göra snabba och exakta justeringar av parametrar som näringstillförsel och luftningsnivåer. Eliminera negativa effekter som orsakas av försenad och tidskrävande manuell provtagning.
Översikt över Penicillium-jäsningsprocessen
Farmaceutisk fermentering är ett sofistikerat projekt inom mikrobiologi och ingenjörskonst, där noggrant odlade mikroorganismer, såsom bakterier eller svampar, producerar viktiga bioprodukter som antibiotika, vacciner och enzymer.
Penicillium-jäsningsprocessen börjar med inokulumberedning i såtankar. Därefter övergår den till batchjäsning i näringsberikade medier i stora djuptanksjäsare, inklusive nedströmsutrustning för återvinning och rening. Jäsningsbuljongkoncentration och viskositet övervakas och regleras kontinuerligt med hjälp av inline-processsensorer, interna modellkontroller och automatiserade system för att förbättra utbytet och förhindra kontaminering.
Egenskaper hos Penicillium Chrysogenum vid batchfermentering för penicillinproduktion
Penicillium chrysogenum, en trådformad svamp, är den mikroorganism som föredras för industriell produktion av penicillin. Dess beteende under fermenteringsprocessen är mycket komplext och påverkar direkt slutproduktens effektivitet och utbyte. Att förstå dess egenskaper är avgörande för effektiv processkontroll.
Under fermentering är viskositet och koncentration nära sammankopplade, och förändringar i den ena påverkar direkt den andra. Detta förhållande är en kritisk aspekt av processkontroll, eftersom det påverkar allt från mikrobiell tillväxt till produktutbyte.
Viskositetsförändringar
Viskositeten hos en fermenteringsbuljong är ett mått på dess motstånd mot flöde. Den är inte konstant och förändras vanligtvis under fermenteringscykeln på grund av flera faktorer:
Koncentrationen av mikroorganismer ökar med deras tillväxt och förökar sig i tillväxten av biomassa. Bara den fysiska närvaron skapar ett tätt, sammanflätat nätverk av celler, vilket avsevärt ökar viskositeten hos fermenteringsbuljongen.
Celllys sker i slutet av fermenteringen. Mikrober kan lysera om cellerna stressas, vilket frigör intracellulära komponenter som DNA och proteiner. Dessa stora molekyler kan också avsevärt öka buljongens viskositet.
Koncentrationsförändringar
Koncentrationen fluktuerar med bakteriernas förökning, eftersom celltätheten orsakade överfull buljong och mer frekventa interaktioner mellan cellerna. Naturligtvis har den initiala koncentrationen av substrat som sockerarter och näringsämnen en uppenbar effekt på vidare tillväxt av mikrober.
Utsöndrat protein och polysackarid ackumuleras under kontinuerlig jäsning, vilket bidrar till att koncentrationen av lösta eller suspenderade fasta ämnen ökar.
Förhållandets inverkan
Det nära sambandet mellan viskositet och koncentration har stora konsekvenser för jäsningsprocessen. En ökning av viskositeten på grund av ökad koncentration kan:
Hindra massöverföring: Hög viskositet gör det svårare att överföra viktiga gaser som syre från luftbubblorna till buljongen, vilket begränsar mikrobernas förmåga att växa.
Minskad blandningseffektivitet: En tjockare buljong kräver mer energi för att blandas effektivt. Detta kan leda till stillastående zoner där näringsämnen utarmas och avfallsprodukter ansamlas, vilket skapar en ojämn miljö som negativt påverkar produktiviteten.
Påverkar nedströmsbearbetningen: Högviskösa buljonger är svårare att filtrera, centrifugera och rena under produktåtervinningsfasen, vilket gör hela processen mindre effektiv och dyrare.
Därför är det avgörande att övervaka viskositet och koncentration i realtid för att upprätthålla optimala förhållanden, säkerställa en jämn produktkvalitet och maximera utbytet.
Tillämpningar av inline viskositetsövervakning
Den transformerande potentialen för onlineövervakning i fermenteringsprocessen är särskilt tydlig vid antibiotikaproduktion, såsom penicillin. Viskositetsspårning i realtid gör det möjligt för operatörer att mäta mikrobiell tillväxt och buljongkonsistens, vilket möjliggör exakta justeringar av utfodringsstrategier, luftning och omrörning.
Automatiserade processtekniker fungerar som en varningssignal inför potentiella avvikelser, kontaminering och skumbildning för att förhindra produktionsolyckor. Dessutom möjliggör det skalbarhet från laboratorie- till industriella bioreaktorer.
Lonnmeter Inline Viskositetsmätningslösningar
Huvudfunktioner och tekniska specifikationer
Den inline sanitära viskometern ochfarmaceutisk densitetsmätareär utformade för fermenteringsövervakning och processkontroll i farmaceutiska tillämpningar. Deras speciella mekaniska design minskar risken för bakterieuppbyggnad, regelbundet underhåll och till och med utbyte.
Dessainline-automationsinstrumentger viskositets- och densitetsmätningar i realtid, vilket säkerställer konsekventa buljongförhållanden i bioreaktorer. Den inline sanitära viskometern har ett viskositetsområde på 10–10 000 000 cP. Dess temperaturtolerans når 350 °C.
Utrustade med avancerade vibrations- eller resonansbaserade sensorer levererar dessa instrument exakta avläsningar under dynamiska förhållanden och integreras sömlöst med PLC- och DCS-system för automatiserad styrning, vilket gör dem idealiska för fermenteringsprocessen av penicillin.
Fördelar jämfört med traditionella offline-metoder
Lonnmeters inline-viskositetsmätningsinstrument överglänser traditionella offline-metoder. Avancerade processautomationsverktyg möjliggör omedelbara processjusteringar och eliminerar provtagningsfel.
Deras precision i hanteringen av icke-newtonska buljonger överträffar offline-verktyg, vilka ofta krånglar med komplexa vätskor. Den hygieniska designen minimerar risken för kontaminering, vilket är avgörande i farmaceutiska miljöer, medan automatiserad datainsamling minskar mänskliga fel, vilket säkerställer överlägsen tillförlitlighet för onlineövervakning av fermenteringsprocessen.
Fördelar med automatisering av fermenteringsprocesser
Lonnmeters lösningar omvandlar automatiseringen av kontinuerlig jäsning av penicillin och ger oöverträffade fördelar. De säkerställer en jämn viskositet på jäsningsbuljongen, vilket resulterar i enhetliga penicillinutbyten och hög renhet.
Automatiserad viskositetskontroll minskar avfall, energiförbrukning och driftstopp, vilket leder till betydande kostnadsbesparingar. Realtidsdata möjliggör finjustering av matningshastigheter, luftning och omrörning, vilket optimerar processeffektiviteten.
Den kritiska betydelsen av inline-viskositetsövervakning vid farmaceutisk fermentering, särskilt för penicillinfermenteringsprocessen, kan inte nog betonas. Ta din fermenteringsprocess till nästa nivå – kontakta Lonnmeter idag för att begära en personlig offert för våra avancerade viskositetsmätningslösningar och lås upp oöverträffad produktionsprecision!
Publiceringstid: 14 augusti 2025
