Wat zijn aangepaste bioreactoren?

 Wat is een aangepaste bioreactor en wanneer heeft een proces er een nodig?Een aangepaste bioreactor is een kweekvat dat is ontworpen volgens een specifieke specificatie van de gebruikersvereisten in plaats van geselecteerd uit een standaardcatalogus.met elke ontwerpvariabele die door het proces wordt ingesteld in plaats van door de standaard van de fabrikantDe tien variabelen die de omhulsel definiëren, zijn het werkvolume, de beeldverhouding, het type en het aantal stuwspelers, het ontwerp van de spat, de configuratie van de buffer, het warmteoverdraagvlak, de ontwerpdruk en de temperatuur.materiaal en afwerking van het oppervlakHet ontwerpen van een aangepast vaartuig duurt 6 tot 10 weken tot een goedgekeurd ontwerp en de fabricage, montage,De totale levering duurt 5 tot 9 maanden..

1. De ontwerpvariabelen die de aanpassing stimuleren

Vier variabelen zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van het prestatieverschil tussen een vaartuig dat voldoet aan titertargets en een vaartuig dat dat niet doet:

• Geometrie en stuwraket:De eerste beslissing is de beeldverhouding.5Een 1:1 tot 2:1 vat bevoordeelt de gas-vloeibare massaoverdracht omdat het de spatzone verspreidt en de verblijfstijd van de bubbels verlengt, terwijl een 3:1 tot 4:1 vat geeft de voorkeur aan warmteoverdracht en plug-flow-achtig mengen voor viskeuze of filamentenbrouwenDe selectie van de aandrijflijn volgt: een radiale Rushton-turbine heeft een vermogen van ongeveer 5,0 en is uitstekend in het verspreiden van gassen, een axiale watervoet heeft een vermogen van 0,3-0.8 en levert bulk blending bij lage scheerkrachtDe meeste speciaal ontworpen schepen combineren een onderste radiale roer met één of twee bovenste axiale roermachines.
• Gasverspreiding en Sparger-ontwerp:Een eenvoudige ringsparger met 1-2 mm gaten geeft kLa van 30-80 h-1 bij 0,5-1,0 vvm, terwijl een gesinterde micro-sparger 0,0 kLa produceert.5-50 μm bubbels verhoogt kLa tot 100-250 h-1 bij dezelfde gasstroom omdat het oppervlak van het interfacescherm sterk toeneemt naarmate de bubbeldiameter daaltDe afweging is vervuiling: micro-spargers verstoppen zich met cellen en antifoam,de meeste productievaten gebruiken dus een ringsparger voor robuustheid en bereiken kLa door hogere energie-invoer en zuurstofverrijking tot 40% O2 in het voergas.
• Verwarmingscapaciteit:Metabolische warmte in een dichte aërobe cultuur bereikt 15-40 kW per kubieke meter werkvolume en polymerisatie- of neutralisatie reacties kunnen dat overschrijden.dus de customizer moet ofwel het gebied te verhogen of U verhogenEen gewone mantel geeft U van 300-600 W/m2·K, een halfpijpspoel 600-900 en een kuiltje met turbulente stroom 800-1.200Wanneer de ruimte van de jas onvoldoende is, wordt een externe circulatie-lus toegevoegd door een schelp- en buis- of plaatwarmtewisselaar, wat ook de vermenging in hoge vaten verbetert.
• Druk, materiaal en afwerking:De ontwerpdruk wordt ingesteld op basis van de sterilisatie- en opsluitingsplicht: 0,35 MPa voor standaard SIP bij 121°C, tot 1,0 MPa of meer voor hoogtemperatuurprocessen, thermofiele culturen,of op oplosmiddel gebaseerde chemie boven het atmosferische kookpuntHet materiaal volgt de corrosie-omhulsel: 316L voor de meeste bioprocessen, 904L of duplex 2205 voor chloridehoudende bouillons boven ongeveer 500 ppm,en titanium van klasse 2 of Hastelloy C-276 voor agressieve halogeenbehandelingDe oppervlakte is gespecificeerd als mechanisch gepolijst tot Ra 0,8 μm voor industriële dienstverlening of elektropulierd tot Ra 0,4 μm voor GMP.

2Van de specificatie van de gebruikersvereiste tot de gevalideerde levering

Een goed gerund project gaat door vier gates, waarbij kosten en tijdschema overschrijdingen ontstaan:

• Specificatie van de gebruikersvereisten:Het URS is het controledocument voor het gehele project, waarin het product en het organisme, het werkvolume en de verwerking, de vereiste kLa bij het slechtste geval van viscositeit van de bouillon, de cyclustijd en het profiel van de partij worden vermeld.CIP- en SIP-methode, beschikbaarheid en kwaliteit van het nut, materialen en afwerking, instrumentatie- en besturingsarchitectuur, toepasselijke codes en normen, documentatie en kwalificatiedeleverables.Het moet onderscheid maken tussen dwingende eisen en preferenties., omdat elke verplichte regel een kosten heeft en elke vage regel een wijzigingsorder wordt.
• Ontwerpkwalificatie en techniek:De ontwerpkwalificatie toont aan dat het voorgestelde ontwerp voldoet aan elke URS-lijn, ondersteund door berekeningen: roervermogen en koppel uit het impellervermogen bij het opgegeven Reynolds-nummer,kLa voorspelling uit een correlatie zoals van't Riet, warmteoverdrachtsbalans ten opzichte van de piekwarmtebelasting en drukgrensberekening volgens de toepasselijke code.en een document over de controlefilosofieDit is het laatste punt waarop ontwerpveranderingen goedkoop zijn.
• Vervaardiging en fabrieksacceptatie:De fabricage volgt de goedgekeurde tekeningen met houderpunten voor materiaalverificatie, lasinspectie, dimensiecontrole en hydrotest.Fabriekscontroles tonen vervolgens aan dat de roermachine niet werkt met trillingen en temperatuurmetingen., controle-luscontroles met gesimuleerde signalen op 0, 50 en 100% van het bereik, alarm- en interlockverificatie, CIP-dekkingstests met riboflavin en ultraviolette inspectie,en een 30 minuten lang steriele houding bij 121°C met een temperatuuruniformiteit van ±1°C in alle controleposten.
• Levering, installatie en kwalificatie:Het schip vaart met bescherming en documentatie, wordt geïnstalleerd en vastgebonden aan nutsbedrijven, dan doorloopt het site acceptatie testen,installatiekwalificatie die betrekking heeft op de verificatie van de bouw en de instrumentkalibratie, en operationele kwalificatie voor elke besturingsfunctie in het operationeel bereik.Leveranciers die documentatiepakketten leveren die zijn afgestemd op het valideringsmasterplan van de eigenaar, nemen weken van deze fase af.

Aanpassing van de bioreactorontwerpvariabelen vergelijkingsmatrix

Vaak gestelde vragen (FAQ)

V: Wanneer is een aangepaste bioreactor de moeite waard boven een standaardvat?

Eerst heeft het organisme of de chemie een ongebruikelijke zuurstofbehoefte of snijgevoeligheid die de standaardgeometrie niet kan voldoen.zoals filamentous schimmels boven 10Ten tweede wordt het proces uitgevoerd bij een druk van meer dan 0,35 MPa of een temperatuur van meer dan 121°C, wat catalogusontwerpen uitsluit.de bouillon is corrosief genoeg om duplex te vereisenTen vierde is de installatie beperkt door de bestaande afmetingen van het gebouw, de bestaande capaciteit van de dienstverlening of de vereiste integratie met de installatie.Indien geen van deze bepalingen van toepassing is, zal een standaardschip goedkoper en sneller zijn.

V: Hoeveel meer kost een aangepaste bioreactor?

A: Verwacht een premie van 15-40% ten opzichte van een standaardvat van hetzelfde nominale volume voor mechanische aanpassingen zoals niet-standaard beeldverhouding, exotische legering, hoge druk rating,of een gespecialiseerde wielremschijfMet volledige farmaceutische documentatie, elektropolish afwerking en een compleet DQ/IQ/OQ pakket kan de premie oplopen tot 50-80%.Deze premie wordt gewoonlijk snel teruggevorderd wanneer het alternatief een vaartuig is dat het streefkLa niet kan bereiken.In het geval van een echt op maat gemaakte ontwerp bedraagt de technische kosten zelf doorgaans 8-15% van de uitrustingwaarde.

V: Welke informatie moet ik verstrekken om een nauwkeurige aangepaste offerte te krijgen?

A: Geef elf items aan: het organisme of de chemische samenstelling en de scheervermogen, het beoogde werkvolume en de minimale afwijking, de vereiste kLa of zuurstofopname aan het einde van de partij;viscositeit en dichtheid van de bouillon gedurende de hele cyclus- piekwarmtebelasting en beschikbare koelwatertemperatuur; ontwerpdruk en -temperatuur inclusief sterilisatiemethode; chemie en cyclus van CIP en SIP; materialen- en oppervlakteafwerkingseisen;de beschikbaarheid van het nutsbedrijf, met inbegrip van stoom, gekoeld water, perslucht en elektriciteitsvoorziening; toepasselijke codes en normen voor het rechtsgebied van de installatie;en de vereiste documentatie en kwalificatieHet ontbreken van kLa- en viscositeitsgegevens is de meest voorkomende oorzaak van een ondergrote roermachine.

V: Kan een bestaand schip worden aangepast in plaats van een nieuw schip te kopen?

A: Vaak ja, en het is de moeite waard om te evalueren voordat u zich inzet voor nieuw kapitaal.Verandering van de wielrems van radial naar axiaal om het scheervermogen te verminderen, waarbij een halfbuis spoel of een externe warmtewisselaar wordt toegevoegd om de koelcapaciteit te verhogen, waardoor het mechanische afdichtingsmechanisme wordt verbeterd tot een dubbel afdichtingsmechanisme met steriele barrièrevloeistof,Het programma is gebaseerd op de nieuwe technologieën van de Europese Unie en de modernisering van instrumentatie en besturing met nieuwe sensoren en een PLC-platform.De beperkingen zijn de bestaande spuitstukken, de voor het snijden van nieuwe spuitstukken beschikbare shelldikte en de druk van het oorspronkelijke vat.die voor elke wijziging opnieuw moeten worden gecontroleerd op de huidige ontwerpcode.