ما هو مفاعل التخمير؟ التصميم والمبادئ والتطبيقات

ما هو مفاعل التخمير؟ التصميم والمبادئ والتطبيقات

الإجابة على السؤال الأساسي:ما هو مفاعل التخمير، وكيف ينمو فيه الكائنات الدقيقة إلى مواد كيميائية حيوية قيمة؟مفاعل التخمير هو وعاء معقّم يحتوي على غاز يزرع البكتيريا أو الخميرة أو خلايا الثدييات تحت درجة حرارة (30-37 درجة مئوية) ومستوى الحموضة (5-7.5 درجة مئوية).والأكسجين المذاب (DO فوق 30 في المائة تشبع)يقدم التحريك الميكانيكي عند 50-200 دورة في الدقيقة مع الهواء المتدفق معامل تحويل الكتلة الحجمي من 50-400 kLa في الساعة ، والحفاظ على كثافة الخلايا فوق 10 ^ 9 CFU / mL.تتراوح الوحدات الصناعية من 0.5 متر مكعب من الخزانات التجريبية إلى 300 متر مكعب من مصانع التخمير ، والتي تنتج المضادات الحيوية والإنزيمات والبيرة والإيثانول الحيوي بمعدلات تحويل الركيزة بنسبة 80-95 في المائة.

مبادئ تشغيل أساسية لمفاعلات التخمير

• التحكم بالهواء و kLa:الهواء الخالي من الزيت بالإضافة إلى مجموعات قشر الدراجة kLa (50-400 في الساعة) ؛ أجهزة الاستشعار DO تعود إلى تدفق الهواء والتحريك للحفاظ على التنفس دون عوائق.
• العملية العقيمة (SIP/CIP):يُعقّم البخار في مكانه عند درجة الحرارة 121-134 درجة مئوية لمدة 20-30 دقيقة؛ وتحمي المرشحات المعقمة (0.2 ميكرومتر) الهواء الداخل والنفايات.
• مراقبة الأيض:يتم تنفيذ الحموضة على الإنترنت ، DO ، O2 / CO2 من الغازات (OUR / CPR) ومضخات التغذية في التحكم في المجموعات المغذية ، مما يمنع منع الركيزة.

أنواع رئيسية من مفاعلات التخمير

• مزج الحاوية المزجية:محركات روشتون أو HE-3 في 0.5-300 م3 من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ حصان العمل للمضادات الحيوية والخميرة والبروتين أحادي الخلية.
• مُخمّر الارتفاع الجوي:عمود الفقاعات مع أنبوب سحب داخلي؛ قشر منخفض يتناسب مع خلايا النباتات وثقافات الفطريات مع 50-150 kLa في الساعة.
• المفاعل الحيوي الغشاء / الألياف المجوفة:الاحتفاظ بالخلايا المستمرة للثدييات والثقافات التي تحتاج إلى نمو لطيف وذو كثافة عالية.

أنواع مفاعلات التخمير مصفوفة مقارنة

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو KLA ولماذا هو حاسم؟

ج: kLa هو معامل نقل الكتلة الحجمي الذي يصف مدى سرعة دخول الأوكسجين إلى السائل؛ عدم كفاية kLa تجويع الخلايا، ويقطع معدل النمو mu وتر المنتج.

س: كيف يتم الحفاظ على العقيم في جهاز التخمير؟

ج: يُعقّم بخار SIP الوعاء والخطوط عند درجة الحرارة 121-134 درجة مئوية، في حين أن مرشحات هيدروفوبية أو HEPA بطول 0.2 ميكرو متراً تعقّم الهواء الوارد وتحتجز المستنفذات، مما يمنع التلوث.

س: ما هي عملية التخمير المزروعة؟

الجواب: يتم إضافة المغذيات تدريجياً بدلاً من كل شيء في وقت واحد، مما يتجنب تركيزات عالية من الغطاء الذي يمنع الخلايا ويزيد من الإنتاج النهائي إلى 80-95 في المئة.

س: أي مُخمّر يتناسب مع الخلايا الحساسة للقطع؟

الجواب: المفاعلات الحيوية ذات الرفع الجوي والألياف المجوفة توفر خليطاً منخفضاً منخفض القص، مدفوعاً بالفقاعات أو على أساس الغشاء، مثالياً لخلايا الثدييات والنباتات.