Chất phản ứng trộn dọc trong quá trình lên men kháng sinh

Lên men kháng sinh là một quá trình sinh học đòi hỏi độ chính xác cao. MỘTLò phản ứng trộn dọc khử trùngphải đạt được hai mục tiêu trái ngược nhau: duy trì tính vô trùng sinh học tuyệt đối đồng thời tối ưu hóa việc truyền khối lượng oxy để hỗ trợ quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Các hệ thống này sử dụngKhử trùng tại chỗ (SIP)chu kỳ để đảm bảo môi trường vô trùng và hệ thống khuấy trộn cắt cao hoặc cắt thấp (tùy thuộc vào chủng) để tối đa hóa năng suất. Thành công trong lĩnh vực này được xác định bằng việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn cGMP (Thực hành Sản xuất Tốt hiện hành) và tiêu chuẩn ASME BPE.

Trong sản xuất kháng sinh, việc đưa vào một chất gây ô nhiễm có thể phá hủy cả lô. Thiết kế lò phản ứng thẳng đứng được ưa chuộng hơn vì nó tạo điều kiện thoát nước hoàn toàn, loại bỏ các “túi” nơi vi khuẩn có thể phát triển.

Lò phản ứng được khử trùng bằng hơi nước bão hòa áp suất cao. Quá trình này tuân theo một đường cong nhiệt động nghiêm ngặt, đảm bảo rằng mọi ngóc ngách của bình, bao gồm cả vòi phun và van, đều đạt đến nhiệt độ cần thiết trong thời gian duy trì cần thiết.

Các thành phần chính để vô trùng bao gồm:

• Con dấu cơ khí đôi:Để ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật tại lối vào trục khuấy.
• Van vô trùng:Van màng có hình dạng chân chết bằng không.
• Bộ lọc thông hơi vô trùng:Bộ lọc kỵ nước cho phép cân bằng áp suất mà không để vi khuẩn xâm nhập.

Hầu hết các vi khuẩn sản xuất kháng sinh (nhưStreptomyces) là hiếu khí. Khả năng hòa tan oxy vào nước dùng của lò phản ứng là yếu tố hạn chế năng suất lên men. Điều này được định lượng bằngHệ số truyền khối oxy

• Tua bin Rushton:Theo truyền thống được sử dụng để phân tán oxy cao trong quá trình lên men vi sinh vật.
• Cánh quạt tàu cánh ngầm:Ngày càng được sử dụng để cung cấp dòng chảy dọc trục cao với lực cắt thấp hơn, điều này rất quan trọng nếu sinh vật sản xuất kháng sinh nhạy cảm với lực cắt.

Khi lựa chọn lò phản ứng kháng sinh, “loại công nghiệp” là không đủ. Tàu phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản xuất dược phẩm.

Để tối đa hóa độ tin cậy và năng suất của lô, các tính năng thiết kế sau là rất cần thiết:

1. Tỷ lệ khung hình:Một lò phản ứng thẳng đứng có tỷ lệ khung hình ($H/D$) là 2:1 hoặc 3:1 là tiêu chuẩn. Điều này cung cấp đủ không gian phía trên để kiểm soát bọt—một vấn đề quan trọng trong quá trình lên men kháng sinh nơi thường có mặt chất hoạt động bề mặt.
2. Quản lý chống tạo bọt:Do nhiều loại kháng sinh gây tạo bọt nên bình phản ứng phải có cổng bổ sung chống tạo bọt tự động và thiết bị phá bọt cơ học trên trục khuấy.
3. Kiểm soát nhiệt độ:Quá trình lên men tỏa nhiệt. Áo khoác phải được thiết kế để có khả năng làm mát nhanh chóng nhằm duy trì nhiệt độ tăng trưởng tối ưu, vì ngay cả những dao động nhỏ cũng có thể làm chuyển hóa quá trình trao đổi chất khỏi việc sản xuất kháng sinh.

Hỏi: Tại sao trộn theo chiều dọc lại được ưu tiên hơn so với trộn theo chiều ngang đối với kháng sinh?

Trả lời: Lò phản ứng dọc có khả năng thoát nước vượt trội, điều này rất quan trọng đối với hiệu quả CIP (Sạch tại chỗ) và SIP. Hơn nữa, chúng dễ dàng mở rộng quy mô hơn vì động lực học chất lỏng (phân tán khí và thời gian trộn) đặc trưng cho hình học thẳng đứng.

Hỏi: Làm cách nào để xử lý độ nhạy cắt ở chủng kháng sinh của tôi?

Trả lời: Nếu sinh vật của bạn nhạy cảm với lực cắt, hãy chuyển từ tua-bin Rushton (dòng hướng tâm) sang cánh ngầm hoặc cánh quạt cánh nghiêng (dòng hướng trục). Chúng cung cấp sự trộn và chuyển oxy cần thiết ở tốc độ đầu thấp hơn.

Hỏi: Bao lâu thì phải thay phốt cơ khí?

Trả lời: Trong quy trình lên men vô trùng, tính toàn vẹn của dấu niêm phong là rất quan trọng. Phốt cơ khí kép vô trùng phải được kiểm tra 6–12 tháng một lần. Bất kỳ dấu hiệu nào của sự nhiễm bẩn chất lỏng ngăn hoặc giảm áp suất đều cần phải tắt máy ngay lập tức.

Lò phản ứng trộn thẳng đứng khử trùng là trung tâm của sản xuất kháng sinh. Để đạt được các mẻ sản phẩm đồng nhất, năng suất cao đòi hỏi sự cân bằng chính xác về kỹ thuật cơ khí (để khuấy), kỹ thuật nhiệt (để làm mát) và kỹ thuật vô trùng (để vô trùng). Bằng cách ưu tiên tối ưu hóa và các giao thức SIP nghiêm ngặt, các nhà sản xuất có thể đảm bảo sức khỏe sinh học của môi trường nuôi cấy lên men và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng.

Hiện tại bạn có đang chỉ định một lò phản ứng cho dây chuyền sản xuất kháng sinh mới không?

Nếu bạn có các yêu cầu cụ thể liên quan đến độ nhớt của nước dùng, khả năng sinh nhiệt trao đổi chất của chủng hoặc hạn chế về dấu chân của bạn, đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẵn sàng tư vấn thiết kế.

Bạn có muốn thảo luận về sự khác biệt giữa máy phá bọt "cơ học" so với hệ thống định lượng chống tạo bọt "hóa học" trong quá trình lên men năng suất cao không?