Моніторинг та контроль процесу ферментації означають створення ідеального середовища для росту та ферментації мікробів, а отже, підтримку стабільної ефективності, врожайності та постійної якості продукції. Ключові параметри, такі як pH, розчинений кисень, температура, концентрація субстрату, в'язкість, – це фактори, що визначають якість та ефективність на фармацевтичних заводах, де до технологічної лінії висуваються суворі вимоги.
Необхідність моніторингу в'язкості та концентрації ферментаційного бульйону
Як концентрація, так і в'язкість служать динамічним індикатором росту мікробів, щільності клітин та складу бульйону, суттєво впливаючи на такі критичні фактори, як масообмін, доступність кисню та розподіл поживних речовин. Без ретельного моніторингу ферментації та контролю процесу коливання концентрації та в'язкості можуть порушити делікатний баланс середовища ферментації, що призведе до зниження виходу, нестабільної якості продукту та дорогої неефективності.
Безперервний онлайн-моніторинг процесу ферментації забезпечує дані в режимі реального часу, що дозволяє операторам швидко та точно коригувати такі параметри, як швидкість подачі поживних речовин та рівень аерації. Усувається негативний вплив, спричинений затримкою та трудомістким ручним відбором проб.
Огляд процесу ферментації пеніцилію
Фармацевтична ферментація — це складний проект мікробіології та інженерії, де ретельно культивовані мікроорганізми, такі як бактерії чи гриби, виробляють життєво важливі біопродукти, такі як антибіотики, вакцини та ферменти.
Процес ферментації Penicillium починається з підготовки інокулята в посівних резервуарах. Потім відбувається перехід до ферментації з підживленням у середовищі, збагаченому поживними речовинами, у великих глибокозернистих ферментерах, включаючи наступне обладнання для відновлення та очищення. Концентрація та в'язкість ферментаційного бульйону безперервно контролюються та регулюються за допомогою вбудованих датчиків процесу, внутрішніх контролерів моделей та автоматизованих систем для підвищення виходу та запобігання забрудненню.
Властивості Penicillium Chrysogenum при періодичній ферментації для виробництва пеніциліну
Penicillium chrysogenum, нитчастий гриб, є мікроорганізмом вибору для промислового виробництва пеніциліну. Його поведінка під час процесу ферментації є дуже складною та безпосередньо впливає на ефективність та вихід кінцевого продукту. Розуміння його властивостей є важливим для ефективного контролю процесу.
Під час ферментації в'язкість і концентрація тісно пов'язані, і зміни одного безпосередньо впливають на інше. Цей взаємозв'язок є критичним аспектом контролю процесу, оскільки він впливає на все: від росту мікробів до виходу продукту.
Зміни в'язкості
В'язкість ферментаційного бульйону є мірою його опору течії. Вона не є постійною і зазвичай змінюється протягом циклу ферментації через кілька факторів:
Концентрація мікроорганізмів збільшується зі зростанням їх та розмноженням у процесі зростання біомаси. Сама фізична присутність створює густу, переплетену мережу клітин, що значно підвищує в'язкість ферментаційного бульйону.
Лізис клітин відбувається наприкінці ферментації. Мікроби можуть лізувати клітини, якщо вони перебувають у стресі, вивільняючи внутрішньоклітинні компоненти, такі як ДНК та білки. Ці великі молекули також можуть значно збільшити в'язкість бульйону.
Зміни концентрації
Концентрація коливається залежно від розмноження бактерій, оскільки щільність клітин спричиняє переповнений бульйон та частішу взаємодію між клітинами. Звичайно, початкова концентрація субстратів, таких як цукри та поживні речовини, має очевидний вплив на подальший ріст мікробів.
Виділений білок і полісахарид накопичуються в процесі безперервної ферментації, сприяючи збільшенню концентрації розчинених або зважених твердих речовин.
Вплив стосунків
Тісний зв'язок між в'язкістю та концентрацією має значні наслідки для процесу бродіння. Збільшення в'язкості внаслідок збільшення концентрації може:
Перешкоджання масообміну: Висока в'язкість ускладнює перенесення важливих газів, таких як кисень, з бульбашок повітря в бульйон, обмежуючи здатність мікробів до росту.
Зниження ефективності змішування: густіший бульйон вимагає більше енергії для ефективного змішування. Це може призвести до утворення застійних зон, де виснажуються поживні речовини та накопичуються продукти життєдіяльності, створюючи неоднорідне середовище, яке негативно впливає на продуктивність.
Вплив на подальшу обробку: Високов'язкі бульйони важче фільтрувати, центрифугувати та очищувати під час фази відновлення продукту, що робить весь процес менш ефективним та дорожчим.
Тому моніторинг в'язкості та концентрації в режимі реального часу має вирішальне значення для підтримки оптимальних умов, забезпечення стабільної якості продукції та максимізації виходу.
Застосування вбудованого моніторингу в'язкості
Трансформаційний потенціал онлайн-моніторингу в процесі ферментації особливо очевидний у виробництві антибіотиків, таких як пеніцилін. Відстеження в'язкості в режимі реального часу дозволяє операторам оцінювати ріст мікробів та консистенцію бульйону, що дозволяє точно коригувати стратегії годування, аерації та перемішування.
Автоматизовані технологічні процеси діють як сповіщувач про потенційні аномалії, забруднення, утворення піни, щоб запобігти виробничим аваріям. Крім того, це забезпечує масштабованість від лабораторних до промислових біореакторів.
Рішення для вимірювання в'язкості Lonnmeter Inline
Основні функції та технічні характеристики
Вбудований санітарний віскозиметр тафармацевтичний вимірювач щільностіпризначені для моніторингу ферментації та контролю процесів у фармацевтичних застосуваннях. Їхня спеціальна механічна конструкція зменшує можливість накопичення бактерій, потребує регулярного обслуговування та навіть заміни.
Цівбудовані інструменти автоматизаціїзабезпечують вимірювання в'язкості та густини в режимі реального часу, забезпечуючи стабільні умови бульйону в біореакторах. Вбудований санітарний віскозиметр має діапазон в'язкості 10–10 000 000 сП. Його температурна допускність сягає 350°C.
Оснащені вдосконаленими вібраційними або резонансними датчиками, ці прилади забезпечують точні показники в динамічних умовах та бездоганно інтегруються з системами ПЛК та DCS для автоматизованого керування, що робить їх ідеальними для процесу ферментації пеніциліну.
Переваги перед традиційними офлайн-методами
Вбудовані прилади для вимірювання в'язкості Lonnmeter перевершують традиційні автономні методи. Передові інструменти автоматизації процесів дозволяють негайно коригувати процес, усуваючи помилки відбору проб.
Їхня точність у обробці неньютонівських бульйонів перевершує автономні інструменти, які часто дають збої зі складними рідинами. Санітарна конструкція мінімізує ризики забруднення, що є критично важливим у фармацевтичних умовах, а автоматизований збір даних зменшує людські помилки, забезпечуючи високу надійність онлайн-моніторингу процесу ферментації.
Переваги автоматизації процесу ферментації
Рішення Lonnmeter трансформують автоматизацію безперервної ферментації пеніциліну, забезпечуючи неперевершені переваги. Вони забезпечують стабільну в'язкість ферментаційного бульйону, що призводить до рівномірного виходу пеніциліну та високої чистоти.
Автоматизований контроль в'язкості зменшує відходи, споживання енергії та час простою, що призводить до значної економії коштів. Дані в режимі реального часу дозволяють точно налаштовувати швидкість подачі, аерацію та перемішування, оптимізуючи ефективність процесу.
Критичну важливість поточного моніторингу в'язкості у фармацевтичній ферментації, особливо для процесу ферментації пеніциліну, важко переоцінити. Виведіть свій процес ферментації на новий рівень — зв'яжіться з Lonnmeter сьогодні, щоб отримати персоналізовану цінову пропозицію на наші передові рішення для вимірювання в'язкості та отримати неперевершену точність виробництва!
Час публікації: 14 серпня 2025 р.
