Giám sát quá trình lên men và kiểm soát quy trình có nghĩa là tạo ra môi trường sinh trưởng và lên men hoàn hảo cho vi sinh vật, từ đó duy trì hiệu suất, năng suất ổn định và chất lượng sản phẩm nhất quán. Các thông số quan trọng như pH, oxy hòa tan, nhiệt độ, nồng độ chất nền, độ nhớt đều là những yếu tố quyết định chất lượng và hiệu quả trong các nhà máy dược phẩm, nơi đặt ra những yêu cầu khắt khe đối với dây chuyền sản xuất.
Những điều cần thiết trong việc theo dõi độ nhớt và nồng độ dịch lên men
Cả nồng độ và độ nhớt đều đóng vai trò là chỉ số động về sự phát triển của vi sinh vật, mật độ tế bào và thành phần dịch nuôi cấy, ảnh hưởng sâu sắc đến các yếu tố quan trọng như truyền khối, lượng oxy sẵn có và phân bố chất dinh dưỡng. Nếu không giám sát quá trình lên men và kiểm soát chặt chẽ, sự dao động về nồng độ và độ nhớt có thể phá vỡ sự cân bằng tinh tế của môi trường lên men, dẫn đến giảm năng suất, chất lượng sản phẩm không ổn định và lãng phí chi phí.
Việc giám sát trực tuyến liên tục quá trình lên men cung cấp dữ liệu theo thời gian thực, cho phép người vận hành điều chỉnh nhanh chóng và chính xác các thông số như tốc độ cấp chất dinh dưỡng và mức độ sục khí. Loại bỏ những tác động tiêu cực do việc lấy mẫu thủ công chậm trễ và tốn thời gian gây ra.
Tổng quan về quy trình lên men Penicillium
Quá trình lên men dược phẩm là một dự án phức tạp về vi sinh học và kỹ thuật, trong đó các vi sinh vật được nuôi cấy cẩn thận, chẳng hạn như vi khuẩn hoặc nấm, tạo ra các sản phẩm sinh học quan trọng như thuốc kháng sinh, vắc xin và enzyme.
Quá trình lên men Penicillium bắt đầu từ việc chuẩn bị giống trong các bể chứa. Sau đó chuyển sang lên men theo mẻ bổ sung chất dinh dưỡng trong môi trường giàu chất dinh dưỡng trong các bể lên men lớn, bao gồm cả thiết bị xử lý sau để thu hồi và tinh chế. Nồng độ và độ nhớt của dịch lên men được theo dõi và điều chỉnh liên tục bằng các cảm biến quy trình nội tuyến, bộ điều khiển mô hình nội bộ và hệ thống tự động để tăng năng suất và ngăn ngừa ô nhiễm.
Các đặc tính của Penicillium Chrysogenum trong quá trình lên men theo mẻ để sản xuất penicillin.
Penicillium chrysogenum, một loại nấm sợi, là vi sinh vật được lựa chọn cho sản xuất penicillin công nghiệp. Hành vi của nó trong quá trình lên men rất phức tạp và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và năng suất của sản phẩm cuối cùng. Hiểu rõ các đặc tính của nó là điều cần thiết để kiểm soát quy trình hiệu quả.
Trong quá trình lên men, độ nhớt và nồng độ có mối liên hệ chặt chẽ, và sự thay đổi ở một trong hai sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cái còn lại. Mối quan hệ này là một khía cạnh quan trọng của việc kiểm soát quy trình, vì nó tác động đến mọi thứ, từ sự phát triển của vi sinh vật đến năng suất sản phẩm.
Thay đổi độ nhớt
Độ nhớt của dịch lên men là thước đo khả năng chống chảy của nó. Độ nhớt này không cố định và thường thay đổi trong suốt chu kỳ lên men do một số yếu tố:
Nồng độ vi sinh vật tăng lên cùng với sự phát triển và sinh sôi nảy nở của sinh khối. Chỉ riêng sự hiện diện vật lý của chúng đã tạo ra một mạng lưới tế bào dày đặc, đan xen, làm tăng đáng kể độ nhớt của dịch lên men.
Hiện tượng phân giải tế bào xảy ra vào cuối quá trình lên men. Vi sinh vật có thể bị phân giải nếu tế bào bị căng thẳng, giải phóng các thành phần nội bào như DNA và protein. Những phân tử lớn này cũng có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của dịch lên men.
Thay đổi nồng độ
Nồng độ vi khuẩn biến động khi chúng sinh sôi do mật độ tế bào tăng lên làm cho môi trường nuôi cấy trở nên chật chội hơn và các tế bào tương tác với nhau thường xuyên hơn. Tất nhiên, nồng độ ban đầu của các chất nền như đường và chất dinh dưỡng có ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát triển tiếp theo của vi sinh vật.
Protein và polysaccharid được tiết ra tích tụ trong quá trình lên men liên tục, góp phần làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan hoặc lơ lửng.
Tác động của mối quan hệ
Mối quan hệ mật thiết giữa độ nhớt và nồng độ có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Sự gia tăng độ nhớt do nồng độ tăng có thể:
Cản trở quá trình truyền khối: Độ nhớt cao làm cho việc truyền các khí thiết yếu như oxy từ các bọt khí vào môi trường nuôi cấy trở nên khó khăn hơn, hạn chế khả năng phát triển của vi sinh vật.
Giảm hiệu quả trộn: Nước dùng đặc hơn cần nhiều năng lượng hơn để trộn đều. Điều này có thể dẫn đến các vùng nước tù đọng, nơi chất dinh dưỡng bị cạn kiệt và chất thải tích tụ, tạo ra môi trường không đồng đều ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất.
Ảnh hưởng đến quy trình xử lý tiếp theo: Các dung dịch có độ nhớt cao sẽ khó lọc, ly tâm và tinh chế hơn trong giai đoạn thu hồi sản phẩm, làm cho toàn bộ quy trình kém hiệu quả hơn và tốn kém hơn.
Do đó, việc theo dõi độ nhớt và nồng độ trong thời gian thực là rất quan trọng để duy trì các điều kiện tối ưu, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định và tối đa hóa năng suất.
Ứng dụng của giám sát độ nhớt trực tuyến
Tiềm năng chuyển đổi của việc giám sát trực tuyến trong quá trình lên men đặc biệt rõ rệt trong sản xuất kháng sinh, chẳng hạn như penicillin. Theo dõi độ nhớt theo thời gian thực cho phép người vận hành đánh giá sự phát triển của vi sinh vật và độ đặc của dịch nuôi cấy, từ đó điều chỉnh chính xác các chiến lược cho ăn, sục khí và khuấy trộn.
Các công nghệ quy trình tự động đóng vai trò như một hệ thống cảnh báo trước khi xảy ra các bất thường tiềm ẩn, ô nhiễm, hình thành bọt để ngăn ngừa tai nạn sản xuất. Hơn nữa, nó cho phép mở rộng quy mô từ phòng thí nghiệm đến các lò phản ứng sinh học công nghiệp.
Giải pháp đo độ nhớt trực tuyến Lonnmeter
Chức năng chính và thông số kỹ thuật
Máy đo độ nhớt vệ sinh lắp đặt trực tuyến vàmáy đo mật độ dược phẩmChúng được thiết kế để giám sát quá trình lên men và kiểm soát quy trình trong các ứng dụng dược phẩm. Thiết kế cơ khí đặc biệt của chúng giúp giảm thiểu khả năng tích tụ vi khuẩn, bảo trì thường xuyên và thậm chí cả việc thay thế.
Những cái nàythiết bị tự động hóa nội tuyếnCung cấp các phép đo độ nhớt và mật độ theo thời gian thực, đảm bảo điều kiện môi trường nuôi cấy ổn định trong các lò phản ứng sinh học. Máy đo độ nhớt vệ sinh tích hợp này có phạm vi đo độ nhớt từ 10–10.000.000 cP. Khả năng chịu nhiệt của máy đạt đến 350°C.
Được trang bị các cảm biến rung động hoặc cộng hưởng tiên tiến, các thiết bị này cung cấp các chỉ số chính xác trong điều kiện động và tích hợp liền mạch với các hệ thống PLC và DCS để điều khiển tự động, lý tưởng cho quá trình lên men penicillin.
Ưu điểm so với các phương pháp truyền thống ngoại tuyến
Các thiết bị đo độ nhớt trực tuyến của Lonnmeter vượt trội hơn hẳn các phương pháp đo truyền thống không có hệ thống. Các công cụ tự động hóa quy trình tiên tiến cho phép điều chỉnh quy trình ngay lập tức, loại bỏ lỗi lấy mẫu.
Độ chính xác của chúng trong việc xử lý các dung dịch phi Newton vượt trội so với các công cụ ngoại tuyến, vốn thường gặp khó khăn với các chất lỏng phức tạp. Thiết kế vệ sinh giúp giảm thiểu rủi ro ô nhiễm, điều cực kỳ quan trọng trong môi trường dược phẩm, trong khi việc thu thập dữ liệu tự động giảm thiểu sai sót của con người, đảm bảo độ tin cậy vượt trội cho việc giám sát trực tuyến quá trình lên men.
Lợi ích trong tự động hóa quy trình lên men
Các giải pháp của Lonnmeter cách mạng hóa quá trình tự động hóa trong sản xuất penicillin liên tục, mang lại những lợi ích vượt trội. Chúng đảm bảo độ nhớt của dịch lên men ổn định, dẫn đến năng suất penicillin đồng đều và độ tinh khiết cao.
Hệ thống điều khiển độ nhớt tự động giúp giảm thiểu chất thải, tiêu thụ năng lượng và thời gian ngừng hoạt động, từ đó tiết kiệm chi phí đáng kể. Dữ liệu thời gian thực cho phép tinh chỉnh tốc độ cấp liệu, sục khí và khuấy trộn, tối ưu hóa hiệu quả quy trình.
Tầm quan trọng thiết yếu của việc giám sát độ nhớt trực tuyến trong quá trình lên men dược phẩm, đặc biệt là quá trình lên men penicillin, là không thể phủ nhận. Hãy nâng tầm quy trình lên men của bạn – liên hệ với Lonnmeter ngay hôm nay để yêu cầu báo giá cá nhân hóa cho các giải pháp đo độ nhớt tiên tiến của chúng tôi và khai phá độ chính xác sản xuất vượt trội!
Thời gian đăng bài: 14/08/2025
