벤치탑 발효기 및 생체 반응기 는 무엇 입니까? 실험실 규모 설계, 제어 및 확장

벤치탑 발효기 및 생체 반응기 는 무엇 입니까? 실험실 규모 설계, 제어 및 확장

벤치 톱 발효기 또는 바이오 반응기는 무엇이며, 어떤 용도로 사용됩니까?벤치탑 발효기 또는 바이오 반응기는 실험실 규모의 배양 용기이며 작업 부피는 대략 0.5-20 L, 실험용 벤치에서 생산 발효기의 통제된 환경을 재현합니다.4~80°C의 온도 ±0.1°C, pH 2.0~12.0에서 ±0.01까지 자동 산과 염기 추가로,0~100%의 공기 포화량의 산소를 녹여 캐스케이드 조화로 ±1%까지, 공기, 산소 부양 및 비누를 비누 방지 용량 또는 기계적 브레이커에 의해 조화 50-1,200 rpm 및 0.1-2.0 vvm를 분출하여 kLa는 20-250 h-1입니다.

1데이터 품질을 결정하는 디자인 특징

벤치탑 단위는 원자로만큼의 측정 도구입니다. 세 가지 설계 선택은 전송 가능한 확장 데이터를 생산하는 시스템과 세포만 성장시키는 시스템을 분리합니다.

• 배 기하학 및 추진기 열차:재현 가능한 작업은 생산 용기와 기하학적 유사성을 요구합니다: 높이와 지름의 비율은 2: 1에서 3:1, 0.33-0의 반동기와 탱크 지름 비율50대부분의 벤치 톱 장치에는 두 개의 펄러, 가스 분산을 위한 하부 방사성 러슈톤 터빈, 그리고 대량 혼합을 위한 상부 축적 기체가 있습니다.가동 모터에서 샤프에 자석 결합 기계적 밀폐를 피합니다이 규모에서 가장 흔한 누출과 오염 경로이며 전체 용기를 120 °C에서 20 ~ 30 분 동안 자동화 할 수 있습니다.
• 센서 패키지 및 제어 루프:표준 장비는 폴라로그래픽 또는 광학 DO 프로브, 증기 살균 가능한 젤로 채워진 pH 전극, Pt100 저항 온도계,그리고 산소와 이산화탄소를 위한 방출 가스 분석기방출 가스 측정은 용기를 열량 측정기로 만듭니다: 입수 및 출구 가스 균형에서 파생된 OUR 및 CTR는 수분에 나타나기 몇 시간 전에 대사 전환을 보여줍니다.첨단 단위들은 유력한 세포 부피를 위한 용량 탐사선을 추가합니다., 포도당, 젖산, 티터에 대한 라만 또는 NIR 분광, 정확한 가스 균형을 위해 배기가스 질량 흐름 제어.
• 병렬 작동 및 자동화:현대 공정 개발은 한 번에 하나의 용기를 거의 실행하지 않습니다. 평행 바이오 반응기 시스템은 단일 SCADA 호스트 아래 0.25-2 L의 4, 8, 16, 또는 24 개의 용기를 통합하고 개별 가스 혼합과 함께,배당 먹이는이것은 실험의 통계적 설계가 실용화됩니다.그리고 하나의 5L 용기에 18개월이 걸릴 수 있는 먹이 비율은 3주 안에 완성됩니다.소프트웨어는 21 CFR Part 11 전자 기록, 사용자 수준의 액세스 제어 및 변경 불가능한 감사 트랙을 지원해야합니다.

2벤치탑에서 플랜트: 확장 규칙

스케일업은 제어 메커니즘이 스케일 사이에서 변경되면 실패합니다. 성능을 보존하기 위해 세 가지 기준이 사용됩니다. 올바른 것은 어떤 메커니즘이 프로세스를 제한하느냐에 달려 있습니다.

• 일정한 kLa 또는 일정한 OTR산소 공급에 의해 제한된 유산소 미생물 과정의 경우, 부피 질량 전달 계수를 일정하게 유지하십시오. 일반적으로 50-200 h-1. kLa는 대략 (P/V) ^ 0.4·(vs) ^ 0으로 확장되기 때문입니다.5, 부피가 1000배 증가하는 동안 kLa를 일정하게 유지하는 것은 부피당 전력 감소와 표면 가스 속도가 증가한다는 것을 의미합니다. 따라서 큰 그릇은 더 낮은 조화기 속도로 작동하지만 더 높은 공기입니다.상관관계에 의존하는 대신 동적 가스 배출 방법을 사용하여 두 척도의 kLa를 측정하여 확인하십시오..
• 부피당 일정한 전력 (P/V) 또는 톱 속도:절단에 민감한 포유류 세포와 식물 세포의 경우, 톱 속도 약 1.5m/s 이하로 유지하고 P/V는 0.01에서 0.10 kW/m3 사이로 유지한다.왜냐하면 세포 손상은 용기 평균보다는 펄러 근처의 지역 에너지 소모율과 상관관계가 있기 때문입니다.마이크로 믹싱이 선별성을 제어하는 과정, 예를 들어 빠른 병렬 또는 일련 반응, 혼합 시간 또는 격동 분산 속도를 일정하게 유지하십시오.이것은 보통 식물 용기에 훨씬 높은 P/V를 받아들이는 것을 의미합니다..
• 일정한 혼합시간과 기하학적 유사성격동된 혼합 용기에 있는 혼합 시간은 대략 펄러 속도 시간의 역수 (D/T) ^2에 따라 스케일됩니다. 따라서 5 세에 혼합되는 실험용물은 20,000 L에서 30-60 세가 필요할 수 있습니다.공급된 팩 피드 플루먼이 지역 pH 또는 기질 경사를 생성하는 경우, 그 차이가 중요합니다: 먹이점에서 100 배의 농도 스파이크는 그릇 평균이 올바르게 보이더라도 넘치는 대사를 유발할 수 있습니다.벤치 톱 두 방의 시스템에서 큰 배의 경사를 재현하는 축소 모델은 첫 번째 플랜트 팩 전에 위험을 줄이는 표준 방법입니다..

벤치 톱 발효기 및 바이오 반응기 클래스 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 벤치 톱 버멘터와 벤치 톱 바이오 반응기의 차이점은 무엇일까요?

A: 실험실 장비 카탈로그에서 두 명칭은 동일한 기기를 설명하며 판매자는 대상 시장을 기준으로 라벨을 선택합니다.발효제는 의도된 유기체가 미생물이고 제품이 대사물질일 때 사용됩니다., 바이오매스 또는 알코올. 시스템은 더 높은 불균형 보장, 포유류 또는 곤충 세포 배양 또는 퍼퓨션 속도와 같은 더 넓은 범위의 제어 변수를 지원해야 할 때 바이오 반응기가 사용됩니다.적산화물, 또는 실행 가능한 세포 밀도. 실제로는, 0.2μm 배기가스 필터와 잘 정해진 5L 단위, 캐스케이드 용해 된 산소 제어,그리고 증기로 살균 가능한 pH 및 DO 프로브는 수정없이 두 역할을 수행합니다..

질문: 유리 용기와 스테인레스 스틸 벤치 톱 용기를 어떻게 선택할 수 있나요?

A: 수분을 볼 필요가 있고, 기하학을 자주 바꾸고, 자본 비용을 낮게 유지해야 하는 스크리닝 작업에 오토클래브 가능한 유리를 선택하십시오. 일반적으로 0.15 MPa까지 압력에서 0.5-10 L입니다.현장 살균이 필요할 때 스테인리스 스틸을 선택, 0.35 MPa까지 더 높은 압력, CIP 통합, 또는 생산 용기와 차원적으로 동일한 기하학, 데이터가 확장을 추진하려면 필수적입니다.스테인리스 또한 공격적인 용매를 처리, 높은 소금성, 반복적인 촉각 청소로 침착과 열 전달을 천천히 변화시키는 유리 발각의 위험이 없습니다.

Q: KLA가 맞았을 때에도 왜 제 확장 프로그램이 실패할까요?

A: kLa는 혈관 평균 수이기 때문에 세포는 지역 환경을 경험합니다. 20,000L에서 혼합 시간은 몇 배 증가합니다.그래서 농축 된 포도당 또는 염소의 먹이 플룸은 넘치는 대사를 유발하는 높은 pH 또는 높은 오스몰라티의 과도한 영역을 만듭니다., 아세타트 또는 젖산 축적 및 생존성 감소 산소 부분 압력은 또한 높은 배의 바닥에 수직 머리와 함께 상승, 이산화탄소 제거는 더 어려워집니다.그래서 녹은 CO2는 100-150 mmHg를 초과하고 성장을 억제 할 수 있습니다.그 경사도를 축소된 모델로 재현하고, 그 다음 공급점 위치, 공급 농도 또는 펄러 구성을 변경하면 이러한 실패의 대부분을 해결합니다.

Q: 벤치 톱 시스템에는 어떤 용재가 필요합니까?

A: 전형적인 5L 유리 또는 스테인리스 장치에는 1-2kW의 220V 단相 공급, 0.3-0.6MPa의 압축 공기 및 5-20L/min이 필요합니다.가스 혼합에 필요한 산소와 질소, 부화 또는 DO 캐스카드가 사용된 경우이산화탄소 또는 암모니아가 없는 염기 및 산이 pH 조절을 위해, 냉각수 5-15°C와 2-5 L/min가 콘덴서와 재킷 냉각을 위해, 그리고 증기 소스 또는 자가용을 위해SIP가 장착된 스테인리스 단위는 추가로 0에서 깨끗한 증기를 필요로합니다..25-0.35 MPa. 배수 용량 및 연소 또는 생물 안전 캐비닛은 일반적으로 간과되며 설치 전에 확인해야합니다.

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