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Shanghai Bailun Biotechnology Co., Ltd
Principios del proceso del fermentador de vidrio de E. coli
Fecha:2025-04-27Leer:2
El principio del proceso del fermentador de vidrio de E. coli se basa en el control preciso y la optimización de la actividad metabólica microbiana, y su núcleo radica en la regulación dinámica de los parámetros de fermentación a través del diseño estructural y el sistema de automatización. El siguiente es un análisis detallado de sus principios de proceso:
I. estructura del tanque y características del material
1. latas de vidrio transparente
El material de vidrio de borosilicato alto tiene resistencia a la corrosión y transparencia, lo que facilita la observación en tiempo real del Estado del caldo de fermentación y el crecimiento microbiano.
2. sistema de sellado
Ambos extremos del tanque están sellados a través de placas de acero inoxidable y arandelas de Goma para garantizar un ambiente estéril y evitar la contaminación por bacterias diversas.
3. interfaz multifuncional
El tanque está equipado con una boca de alimentación, una válvula de muestreo, una interfaz de electrodos (ph, oxígeno disuelto, temperatura), etc., para apoyar el monitoreo y operación en tiempo real.
II. módulo de control de procesos clave
1. control de temperatura
El control de temperatura bidireccional se realiza a través de la manta eléctrica y el módulo de tubería de agua fría, y la fluctuación de temperatura se controla en un rango de ± 0,5 grados Celsius en combinación con el algoritmo idp.
La temperatura de crecimiento óptima de E. coli es de 37 ° c, pero la etapa de síntesis del producto puede tener que ajustarse a 35 a 36 ° C para optimizar el rendimiento (como la producción de l - tirosina).
2. gestión del oxígeno disuelto (do)
Adoptar una estrategia de control en cascada: cuando el valor do está por debajo del umbral establecido (como el 30%), se cambia automáticamente el suministro de aire y oxígeno puro y se mejora la velocidad de agitación para mejorar la eficiencia de transmisión de oxígeno.
El diseño del agitador tiene en cuenta la fuerza de corte y la eficiencia de mezcla, evitando dañar el cuerpo bacteriano y asegurando una distribución uniforme del oxígeno disuelto.
3. ajuste dinámico del pH
Mantener la estabilidad del pH a través del sistema de suplementos ácidos y álcalis y adaptarse a las necesidades de Escherichia coli en diferentes etapas de crecimiento (como la necesidad de un ambiente ácido débil durante mucho tiempo).
III. suplementos y estrategias de regulación metabólica
1. modo de reposición por lotes
La tasa de alimentación inicial se establece en 0,2 ml / min, con una tasa de crecimiento de entre el 10% y el 15% cada 2 horas, y la tasa de crecimiento específica de control (mu) está entre 0,06 y 0,08 H 1 para evitar la inhibición del sustrato y prolongar la producción.
2. control del gradiente nutricional
Optimizar la estrategia de reposición mediante la detección en línea de parámetros como la tasa de Liberación de CO2 y el consumo de sustratos para evitar el exceso o la insuficiencia de nutrientes locales.
IV. amplificación del proceso y garantía de estabilidad
1. principio de ampliación de escala
Mantener la relación entre el volumen de ventilación y el volumen líquido (vvm) constante (por ejemplo, 0,2 a 0,3) para garantizar que la eficiencia de transmisión de oxígeno disuelto sea consistente.
2. prevención y control de la contaminación
Se utiliza un medio de cultivo esterilizado y una tecnología de vacunación estéril, combinada con un dispositivo de defoaming para evitar el riesgo de infección causada por el desbordamiento de espuma.
V. automatización e integración de datos
1. control de vinculación de parámetros
A través de la integración de sensores y ejecutores, se realiza el control de circuito cerrado de parámetros como temperatura, oxígeno disuelto y ph, reduciendo el error de intervención manual.
2. sistema de trazabilidad de datos
Registrar las curvas de parámetros clave (como od600, tasa de crecimiento específica) para proporcionar una base para la optimización del proceso.
Resumen
El fermentador de vidrio de E. coli ha logrado un cultivo de alta densidad y una síntesis eficiente de productos a través de la sinergia entre el diseño estructural, la regulación dinámica de parámetros y el sistema de automatización. Su ventaja central radica en la capacidad precisa de control ambiental y la estrategia de amplificación de procesos escalable, que es adecuada para las necesidades de producción desde el laboratorio hasta la escala piloto.
