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Shanghai Bailun Biotechnology Co., Ltd
E. coli Glasfermentationstank Prozessprinzip
Datum:2025-04-27Lesen Sie:2
Das Prozessprinzip des E. coli-Glasfermentationstanks basiert auf der präzisen Kontrolle und Optimierung der mikrobiellen Stoffwechselaktivität, deren Kern die dynamische Regelung der Fermentationsparameter durch Strukturgestaltung und automatisierte Systeme ist. Hier ist eine detaillierte Analyse des Prozessprinzips:
1. Tankstruktur und Materialeigenschaften
1. Transparente Glasbehälter
Die Verwendung von Glasmaterial mit hohem Borsiliciumhalt, die sowohl korrosionsbeständig als auch transparent ist, ermöglicht die Beobachtung des Fermentationszustands und des mikrobiellen Wachstums in Echtzeit.
2. Dichtsystem
Beide Enden des Tanks sind durch Edelstahlplatten und Gummidichtungen versiegelt, um eine sterile Umgebung zu gewährleisten und Bakterien zu verhindern.
3. Multifunktionale Schnittstelle
Der Tank stellt die Füllöffnung, das Probenentnahmeventil, die Elektrodenschnittstelle (pH, gelöster Sauerstoff, Temperatur) usw. ein, um die Echtzeitüberwachung und den Betrieb zu unterstützen.
Schlüsselprozesssteuerungsmodule
1. Temperaturregulierung
Die bidirektionale Temperaturregelung durch elektrische Decken und Kaltwasserrohrmodule in Kombination mit PID-Algorithmen regelt die Temperaturschwankungen im Bereich von ±0,5 °C.
Die optimale Wachstumstemperatur für E. coli liegt bei 37 ° C, aber die Phase der Produktsynthese muss möglicherweise auf 35 bis 36 ° C angepasst werden, um die Ausbeute zu optimieren (z. B. L-Tyrosinproduktion).
Auflöster Sauerstoff (DO) Management
Kaskadensteuerungsstrategie: Wenn der DO-Wert unter dem festgelegten Schwellenwert liegt (z. B. 30 %), wird die Luft automatisch mit reinem Sauerstoffzufuhr umgeschaltet und die Rührgeschwindigkeit erhöht, um die Sauerstoffübertragungseffizienz zu verbessern.
Der Rührer ist entworfen, um Schärkraft und Mischeffizienz zu vereinbaren, um Bakterien zu vermeiden und eine gleichmäßige Verteilung des gelösten Sauerstoffs zu gewährleisten.
3. Dynamische pH-Regelung
Durch das Säure-Alkali-Supplementierungssystem wird die pH-Stabilität aufrechterhalten und an die Bedürfnisse verschiedener Wachstumsphasen von E. coli angepasst (z. B. während des logarithmischen Wachstums wird eine schwache saure Umgebung benötigt).
Ergänzungen und Metabolische Regulierungsstrategien
1. Partielle Zusatzmodelle
Die Anfangszufuhrgeschwindigkeit ist auf 0,2 mL/min eingestellt, die Wachstumsgeschwindigkeit von 10% bis 15% alle 2 Stunden, die Verhältnismäßige Wachstumsgeschwindigkeit (μ) zwischen 0,06 und 0,08 h-1 kontrolliert wird, um Substratunterdrückung zu vermeiden und die Produktionszeit zu verlängern.
2. Ernährungsgradientenkontrolle
Optimieren Sie Ihre Nahrungsergänzungsstrategien durch die Online-Erfassung von Parametern wie CO2-Freisetzungsraten, Substratverbrauch und anderen, um lokale Nährstoffüberschüsse oder -mangel zu verhindern.
Prozessvergrößerung und Stabilitätssicherung
1. Größenverhöhungsprinzip
Halten Sie das Belüftungsvolumen und das Flüssigkeitsvolumenverhältnis (VVM) konstant (z. B. 0,2 bis 0,3), um eine konsistente Effizienz der gelösten Sauerstoffübertragung sicherzustellen.
2. Verschmutzungsschutz
Sterilisierendes Medium und sterile Impfstechnologie in Kombination mit Schaumstoffendämpfungsgeräten verhindern die Färbungsgefahr durch Schaumsüberlauf.
Automatisierung und Datenintegration
1. Parametrische Kontrolle
Durch die Integration von Sensoren und Aktoren wird eine geschlossene Regelung von Temperatur, gelöstem Sauerstoff und pH-Parametern erreicht, um menschliche Eingriffsfehler zu reduzieren.
2. Datenverfolgungssystem
Die Aufzeichnung kritischer Parameterkurven (z. B. OD600, Verhältnismäßige Wachstumsrate) bildet die Grundlage für die Prozessoptimierung.
Zusammenfassung
Die E. coli-Glasfermentationsbehälter ermöglichen eine hohe Dichte-Kultur und eine effiziente Produktsynthese durch die Synergie der Strukturgestaltung, der Regulierung der dynamischen Parameter und des Automatisierungssystems. Seine zentralen Vorteile liegen in der präzisen Umgebungskontrolle und einer skalierbaren Prozessvergrößerungsstrategie, die sich für Produktionsanforderungen von Labor bis hin zu mittleren Testmaßnahmen eignet.
