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Shanghai Bailun Biotechnology Co., Ltd
Princípio de processo do tanque de fermentação de vidro de E. coli
Datas:2025-04-27Leia:0
O princípio de processo do tanque de fermentação de vidro de E. coli baseia-se no controle preciso e otimização da atividade metabólica dos micróbios, cujo núcleo é a regulação dinâmica dos parâmetros de fermentação através de projetos estruturais e sistemas de automação. Aqui está uma análise detalhada de seus princípios de processo:
I. Estrutura do tanque e propriedades do material
1. tanques de vidro transparente
O material de vidro de borosílico elevado é resistente à corrosão e transparente, facilitando a observação em tempo real do estado do líquido de fermentação e do crescimento de micróbios.
2 - Sistema de vedação
As duas extremidades do tanque são seladas por uma placa de aço inoxidável e uma guarnição de borracha para garantir um ambiente estéril e prevenir a poluição gerótica.
3 Interface multifuncional.
O tanque configura as portas de alimentação, válvulas de amostragem, interfaces de eletrodos (pH, oxigênio dissolvido, temperatura), etc., para suportar monitoramento e operação em tempo real.
Módulo de Controle de Processo Critical
1 – Controle de temperatura
O controle bidirecional da temperatura é possível através de cobertores elétricos e módulos de tubos de água fria, combinados com algoritmos PID para controlar as flutuações de temperatura na faixa de ± 0,5 ° C.
A temperatura ideal para o crescimento de E. coli é de 37 ° C, mas a fase de síntese do produto pode ser ajustada para 35 a 36 ° C para otimizar a produção (como a produção de L-tirosina).
Gestão do Oxigênio Dissolvido (DO)
Estratégia de controle em cascade: quando os valores DO estão abaixo do limiar definido (por exemplo, 30%), alterne automaticamente o ar com o fornecimento de oxigênio puro e aumente a taxa de agitação para aumentar a eficiência da transferência de oxigênio.
O misturador é projetado para equilibrar a força de corte com a eficiência da mistura, evitando danos aos bactérios e garantindo uma distribuição uniforme do oxigênio dissolvido.
3 – regulação dinâmica do pH
Manter a estabilidade do pH através de um sistema de suplementação ácido-alcalino, adaptando-se às necessidades de diferentes estágios de crescimento de E. coli (por exemplo, o período de crescimento logarítico requer um ambiente ácido fraco).
Suplementos e estratégias de regulação metabólica
1 - Modo de suplemento por lotes
A taxa de alimentação inicial é definida em 0,2 mL/min, com uma taxa de crescimento de 10% ~ 15% a cada 2 horas, e a taxa de crescimento relativa (μ) é controlada entre 0,06 e 0,08 h-1, evitando a inibição do substrato e prolongando o período de produção.
2 – Controle do Gradiente Nutricional
Evite excessos ou deficiências nutricionais locais otimizando estratégias de suplementação através da detecção on-line de parâmetros como taxa de liberação de CO2, consumo de substância e outros.
Ampliação de processo e estabilidade
1 - Princípio da ampliação
Mantenha a proporção de volume de ventilação ao volume de líquido (VVM) constante (por exemplo, 0,2 a 0,3) para garantir uma eficiência consistente na transmissão de oxigênio dissolvido.
2 – Controle da Poluição
O uso de meios de esterilização e técnicas de vacinação estéril, em combinação com dispositivos de desespuma, evita o risco de coloração causada pelo derramamento de espuma.
Automação e integração de dados
1. controle de ligação de parâmetros
Reduza os erros de intervenção artificial através da integração de sensores e atuadores para o controle de circuito fechado de parâmetros como temperatura, oxigênio dissolvido e pH.
2 – Sistema de rastreamento de dados
O registro de curvas de parâmetros críticos (como OD600, taxa de crescimento relativa) fornece a base para a otimização do processo.
Resumo
O tanque de fermentação de vidro de E. coli permite a cultura de alta densidade e a síntese eficiente do produto através do projeto estrutural, a sinergia de regulação de parâmetros dinâmicos e sistemas de automação. Suas principais vantagens são a capacidade precisa de controle ambiental e a estratégia escalável de amplificação de processo para as necessidades de produção de laboratório a escala de teste.
