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발효소 원자로 는 무엇 인가? 설계, 원칙 및 적용
| MOQ: | 1 세트 |
| 가격: | 10000 USD |
| 배송 기간: | 2개월 |
| 결제 방법: | 신용장, 티/티 |
| 공급능력: | 200 세트/일 |
발효소 원자로 설계
,발효기 원자로 원리
,발효기 원자로 용도
발효조란 무엇인가요? 설계, 원리 및 응용
핵심 질문에 대한 답변: 발효조란 무엇이며, 어떻게 미생물을 유용한 생화학 물질로 성장시키나요? 발효조는 박테리아, 효모 또는 포유류 세포를 제어된 온도(30-37°C), pH(5-7.5) 및 용존 산소(DO 30% 포화도 이상) 하에서 배양하는 멸균된 통기 용기입니다. 분당 50-200 rpm의 기계적 교반과 공기 주입은 시간당 50-400의 부피 질량 전달 계수 kLa를 제공하여 10^9 CFU/mL 이상의 세포 밀도를 유지합니다. 산업용 장치는 0.5 m3 파일럿 탱크부터 300 m3 생산 발효조까지 다양하며, 항생제, 효소, 맥주 및 바이오 에탄올을 기질 전환율 80-95%로 생산합니다.
발효조의 핵심 작동 원리
- 통기 및 kLa 제어: 주입된 무급유 공기와 임펠러 전단력이 kLa(시간당 50-400)를 설정합니다. DO 프로브는 호흡을 방해하지 않도록 공기 흐름과 교반에 피드백합니다.
- 멸균 작동(SIP/CIP): 121-134°C에서 20-30분간 스팀 인 플레이스(SIP)로 용기를 멸균합니다. 멸균 필터(0.2 마이크로미터)는 유입 공기와 배기를 보호합니다.
- 대사 모니터링: 온라인 pH, DO, 배기 가스 O2/CO2(OUR/CPR) 및 공급 펌프는 기질 억제를 방지하는 유가식 제어를 구현합니다.
주요 발효조 유형
- 통기 교반 탱크 발효조: 0.5-300 m3 스테인리스 스틸의 Rushton 또는 HE-3 임펠러. 항생제, 효모 및 단세포 단백질의 주력 장치입니다.
- 공기 리프트 발효조: 내부 드래프트 튜브가 있는 버블 컬럼. 낮은 전단력은 시간당 kLa 50-150의 식물 세포 및 균사 배양에 적합합니다.
- 막/중공 섬유 생물 반응기: 부드럽고 고밀도 성장이 필요한 포유류 및 관류 배양을 위한 연속 세포 유지.
발효조 유형 비교 매트릭스
| 발효조 유형 | 교반 | 규모 범위 | 일반적인 kLa / DO |
|---|---|---|---|
| 교반 탱크 | 기계식 Rushton/HE-3 | 0.5-300 m3 | kLa 100-400/h, DO>30% |
| 공기 리프트 | 공압식(샤프트 없음) | 1-200 m3 | kLa 50-150/h, 낮은 전단력 |
| 중공 섬유 | 관류, 막 | 0.01-10 m3 | 고세포 밀도, 부드러움 |
| 고정층 | 트리클 / 충전 | 0.1-50 m3 | 고정화된 세포 |
자주 묻는 질문(FAQ)
Q: kLa란 무엇이며 왜 중요한가요?
A: kLa는 산소가 액체로 얼마나 빨리 들어가는지를 설명하는 부피 질량 전달 계수입니다. kLa가 부족하면 세포가 굶주려 성장 속도 μ와 제품 역가를 감소시킵니다.
Q: 발효조는 어떻게 멸균 상태를 유지하나요?
A: SIP 스팀은 121-134°C에서 용기와 라인을 멸균하고, 0.2 마이크로미터 소수성 또는 HEPA 필터는 유입 공기를 멸균하고 배기를 포집하여 오염을 방지합니다.
Q: 유가식 발효란 무엇인가요?
A: 한 번에 모두 첨가하는 대신 영양분을 점진적으로 첨가하여 세포를 억제하는 높은 기질 농도를 피하고 최종 수율을 80-95%로 높입니다.
Q: 전단력에 민감한 세포에 가장 적합한 발효조는 무엇인가요?
A: 공기 리프트 및 중공 섬유 생물 반응기는 포유류 및 식물 세포에 이상적인 낮은 전단력, 거품 기반 또는 막 기반 혼합을 제공합니다.
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