发酵监测和过程控制意味着为微生物创造理想的生长和发酵环境，从而保持稳定的效率、产量和产品质量。pH值、溶解氧、温度、底物浓度、粘度等关键参数都是决定制药厂产品质量和效率的因素，对生产线提出了严格的要求。
发酵液粘度和浓度监测的必要性
浓度和黏度均可作为微生物生长、细胞密度和发酵液成分的动态指标，对传质、氧气供应和营养物质分布等关键因素产生深远影响。若缺乏精细的发酵监测和过程控制，浓度和黏度的波动会破坏发酵环境的微妙平衡，导致产量下降、产品质量不稳定以及成本高昂的效率损失。
对发酵过程进行持续在线监测，可提供实时数据，使操作人员能够快速、精确地调整营养液添加速率和通气水平等参数，从而消除因人工取样延迟且耗时而带来的负面影响。
青霉菌发酵过程概述
药物发酵是一项复杂的微生物学和工程学项目，其中精心培养的微生物（如细菌或真菌）生产重要的生物产品，如抗生素、疫苗和酶。
青霉菌发酵过程始于种子罐中的菌种制备。随后，在大型深罐发酵罐中进行营养强化培养基的补料分批发酵，并配备下游回收和纯化设备。发酵液的浓度和粘度通过在线过程传感器、内部模型控制器和自动化系统进行持续监测和调节，以提高产量并防止污染。
青霉菌在分批发酵生产青霉素中的特性
产黄青霉（Penicillium chrysogenum）是一种丝状真菌，是工业生产青霉素的首选微生物。其在发酵过程中的行为极其复杂，直接影响最终产品的效率和产量。了解其特性对于有效的工艺控制至关重要。
在发酵过程中，粘度和浓度密切相关，二者之间的任何变化都会直接影响对方。这种关系是过程控制的关键所在，因为它会影响从微生物生长到产品产量的方方面面。
粘度变化
发酵液的粘度是衡量其流动阻力的指标。它并非恒定不变，通常会在整个发酵周期中因多种因素而发生变化：
微生物浓度随其生长而增加，并在生物量增长过程中大量繁殖。仅其物理存在就能形成致密交织的细胞网络，从而显著提高发酵液的粘度。
细胞裂解发生在发酵末期。当微生物细胞受到胁迫时，可能会发生裂解，释放出细胞内成分，例如DNA和蛋白质。这些大分子也会显著增加发酵液的黏度。
浓度变化
随着细菌繁殖，细胞密度增加导致培养液拥挤，细胞间相互作用更加频繁，因此细菌浓度会随之波动。当然，糖类和营养物质等底物的初始浓度对微生物的后续生长也有显著影响。
分泌的蛋白质和多糖在连续发酵过程中积累，导致溶解或悬浮固体的浓度增加。
关系的影响
粘度和浓度之间的密切关系对发酵过程具有重要意义。浓度升高导致粘度增加，可能造成以下后果：
阻碍传质：高粘度使得氧气等必需气体难以从气泡转移到培养液中，从而限制了微生物的生长能力。
降低混合效率：较稠的汤汁需要更多能量才能有效混合。这会导致汤汁中出现停滞区域，营养物质流失，代谢废物堆积，造成环境不均匀，从而对生产效率产生负面影响。
影响下游加工：高粘度肉汤在产品回收阶段更难过滤、离心和纯化，导致整个过程效率降低、成本增加。
因此，实时监测粘度和浓度对于保持最佳条件、确保产品质量稳定以及最大限度地提高产量至关重要。
在线粘度监测的应用
在线监测在发酵过程中的变革潜力在抗生素（例如青霉素）生产中尤为显著。实时粘度追踪使操作人员能够评估微生物生长情况和培养液稠度，从而对进料策略、通气和搅拌进行精确调整。
自动化工艺技术可在潜在异常、污染和泡沫形成之前发出警报，从而防止生产事故的发生。此外，它还实现了从实验室到工业生物反应器的规模化应用。
Lonnmeter 在线粘度测量解决方案
主要功能和技术规格
在线卫生粘度计和药物密度计专为制药应用中的发酵监测和过程控制而设计。其特殊的机械设计减少了细菌滋生的可能性，简化了日常维护，甚至无需更换。
这些在线自动化仪器提供实时粘度和密度测量，确保生物反应器内培养液条件的稳定性。该在线卫生级粘度计的粘度测量范围为10–10000000 cP，耐温范围达350°C。
这些仪器配备了先进的振动或共振传感器，可在动态条件下提供精确读数，并可与 PLC 和 DCS 系统无缝集成以实现自动化控制，使其成为青霉素发酵过程的理想选择。
与传统线下方法相比的优势
Lonnmeter 的在线粘度测量仪器性能优于传统的离线测量方法。先进的过程自动化工具可实现即时过程调整，从而消除采样误差。
它们在处理非牛顿流体时展现出的精准度远超离线工具，后者在处理复杂流体时往往表现不佳。其卫生设计最大限度地降低了污染风险，这在制药环境中至关重要；同时，自动化数据采集减少了人为误差，确保了发酵过程在线监测的卓越可靠性。
发酵过程自动化的优势
Lonnmeter 的解决方案革新了青霉素连续发酵的自动化流程，带来无与伦比的优势。这些解决方案确保发酵液粘度稳定，从而实现青霉素产量均匀、纯度高。
自动化粘度控制可减少浪费、能源消耗和停机时间，从而显著降低成本。实时数据能够对进料速率、通气和搅拌进行微调，优化工艺效率。
在线粘度监测在制药发酵过程中至关重要，尤其是在青霉素发酵过程中，其重要性不容忽视。立即联系 Lonnmeter，获取我们先进粘度测量解决方案的个性化报价，助您提升发酵工艺水平，实现前所未有的生产精度！
发布时间：2025年8月14日
