Dans l'industrie biopharmaceutique et de fermentation, les bioréacteurs sont des équipements de base dont la précision du contrôle des processus est directement liée à la qualité des produits et à l'efficacité de la production. Et le contrôle du débit de gaz, en particulier la mesure précise et la régulation de l'oxygène, du dioxyde de carbone et d'autres gaz dans l'air d'admission, est un facteur clé affectant le métabolisme de croissance cellulaire et la synthèse des produits. Aitoli (Aitoly), les débitmètres de gaz offrent un support technique fiable pour de telles applications grâce à leur haute précision, leur stabilité et leur excellente résistance aux interférences.

Un, Pourquoi les bioréacteurs ont besoin d'un contrôle précis du débit de gaz

Un Bioréacteur (également appelé fermenteur) est un système dynamique et vivant lors de la culture de cellules microbiennes, animales ou humaines. Les cellules consomment constamment des nutriments tout au long du processus, excrètent les déchets métaboliques et réagissent aux changements environnementaux (tels queLe pHOxygène dissous) est extrêmement sensible.

Oxygène dissous (DO), contrôle précis: dans la plupart des processus de fermentation aérobie, l'oxygène est une substance essentielle pour la respiration aérobie des cellules, la synthèse du produit cible. Cependant, la solubilité de l'oxygène dans l'eau est faible et, à mesure que la densité cellulaire augmente, l'oxygène soluble devient rapidement un facteur limitatif, entraînant la stagnation ou la mort du métabolisme cellulaire. Par conséquent, le débit d'air ou d'oxygène entrant doit être contrôlé avec précision pour maintenir le niveau d'oxygène dissous en fonction des différentes étapes de la croissance cellulaire. Des études connexes montrent que dansBioFlo 110Dans les systèmes de réaction isobiologique, le contrôle précis de la quantité d'air d'admission est la garantie que l'oxygène dissous est maintenu à un niveau défini (par exemple30%La clé de la saturation).

Le pHMaintien stable des valeurs: de nombreux processus de culture cellulaire doivent être stablesLe pHL'environnement. Le gaz carbonique entrant, en plus d'être une source de carbone pour certaines cellules, est plus souvent utilisé pour neutraliser les substances alcalines produites par le métabolisme, régulées avec précision en interagissant avec le système tampon carbonate.Le pHValeur.

Enlèvement des déchets métaboliques et suivi des processus: CO2 produit par la respiration cellulaire Le taux d'expulsion des gaz égaux est un indicateur important reflétant l'activité métabolique des cellules. En surveillant le flux et la composition des gaz entrants et sortants, l'état de croissance des cellules peut être estimé en temps réel, fournissant une base pour l'optimisation et le contrôle du processus.

Deux, Comment la précision des débitmètres de gaz aitoli est - elle atteinte

Sous la bannière aitoliMFM330Débitmètres massiques de gaz etMFC330Les produits de type thermique tels que les contrôleurs de Débit massique de gaz, dont la conception technique répond pleinement aux exigences exigeantes de la mesure du débit de gaz dans les réacteurs biologiques.

1. Principe de fonctionnement de base et avantages

Le débitmètre de gaz aitoli utilise le principe de mesure du Débit massique de type thermique. Ce principe mesure directement la capacité du gaz à évacuer la chaleur et calcule ainsi le débit massique du gaz. Cela présente des avantages évidents par rapport aux débitmètres traditionnels basés sur des mesures volumétriques:

Mesure directe du Débit massique sans compensation thermo - pression: les erreurs de mesure dues aux fluctuations de température et de pression du gaz sont évitées, les résultats de mesure sont plus directs et plus précis.

Haute précision et haute répétabilité: pourMFM330Par exemple, sa précision peut atteindre ±0,5 % F.S.(pleine échelle), la précision de répétition est plus élevée que ±0,2 % F.S.. Ceci est essentiel pour les processus biologiques qui nécessitent un contrôle précis du dosage des gaz.

Large plage de débit: les spécifications de débit couvrent les micro - mises à niveau0 à 5 SCCMAu grand trafic0 à 50 SLPM, capable de s'adapter aux besoins de différentes échelles, des petits réacteurs de laboratoire à la production pilote.

Capacité de réponse rapide: le temps de réponse du capteur est inférieur à1Secondes, peut répondre rapidement aux fluctuations de l'oxygène lytique à l'intérieur de la cuve de réaction biologique en raison de changements dans le métabolisme cellulaire, permettant au système de contrôle de s'ajuster en temps opportun.

2. Caractéristiques techniques clés pour les applications biologiques

Capteurs de température et de pression intégrés: la précision et la fiabilité combinées des mesures sont encore améliorées.

Plusieurs interfaces de communication: supportRS232Et,CANEt,RS485Et,4 à 20 mAEt,0 à 5VDe nombreux moyens de communication tels que des signaux analogiques peuvent être facilement intégrés dans le système de contrôle automatisé de la cuve de réaction biologique (par ex.BioFlo 110/320UtiliséLabVIEWSystème), permettant la surveillance à distance et le réglage automatique.

Excellente compatibilité matérielle: les pièces de contact de voie d'air sont généralement adoptéesSUS316LAcier inoxydable, joint en caoutchouc fluoré. Ces matériaux ont une bonne biocompatibilité et résistance à la corrosion, répondent aux exigences d'un environnement stérile et tolèrent une grande variété de gaz pouvant être utilisés lors de la culture.

Pas de pièces mobiles: conception robuste qui réduit le taux de défaillance et réduit les besoins en maintenance.

Trois, Scénarios d'application typiques sur un bouilloire de réaction biologique

Dans un procédé biologique réel, le débitmètre de gaz aitoli/Le Contrôleur joue plusieurs rôles:

Contrôle précis du débit d'air: en fermentation aérobie (par ex.acide gibbérelliqueFermentation par lots) en fonction du signal de rétroaction de l'électrode de lyse d'oxygène, ajustement automatiqueMFM/MFCOuverture de la vanne, changer le débit d'air (par exemple à partir de l'initiale0,5 SLPMÉlevé à1 SLPM), pour maintenir le niveau d'oxygène dissous fixé.

Mélange et régulation de l'oxygène, de l'azote, du dioxyde de carbone:

Lors de la culture cellulaire à haute densité, si l'air ne peut pas répondre aux besoins en oxygène dissous, il est nécessaire de compléter avec de l'oxygène pur. Le débitmètre permet un contrôle précis de la proportion de mélange d'oxygène.

Dans le besoin de contrôleLe pHLors de l'injection précise de dioxyde de carbone.

Lors de la fermentation anaérobie ou lorsque l'oxygène doit être chassé, le débit d'azote est contrôlé avec précision pour créer un environnement sans oxygène.

Analyse et optimisation du processus: en enregistrant avec précision la consommation cumulée des différents gaz tout au long du processus, en combinaison avec l'analyse des gaz d'échappement, le taux d'absorption d'oxygène peut être calculé (Notre) et taux d'émission de CO2 (CER), tels que les paramètres physiologiques clés, fournissent un support de données pour optimiser la formulation du processus et amplifier la production.

Quatre, Exemples d'application et effets

Dans un article sur magnétospirum (M. gryphiswaldenseDans l'étude de la production de magnétosomes, les chercheurs ont utilisé un système de contrôle de gaz intégréBioFlo 110Fermenteurs. Affichage du contrôle du processus, le débit d'air initial de réglage est0,5 SLPMLorsque l'oxygène dissous descend à15%Lorsque le système élève le débit d'air à1 SLPMEt maintient ensuite l'oxygène dissous avec précision en ajustant la vitesse d'agitation à0 à 1%Gamme extrêmement basse pour répondre aux exigences environnementales micro - aérobies spéciales de cette souche. Cette programmation précise et ce contrôle stable de la ventilation sont les pierres angulaires de la réussite de la culture à haute densité et de la synthèse efficace des produits. Dans ce type d'application, les débitmètres de gaz altoli jouent un rôle clé pour assurer une exécution précise à la demande de l'entrée de gaz.

résumé

Grâce à la haute précision, à la réponse rapide et à la stabilité apportées par sa technologie de mesure du Débit massique de type thermique, le débitmètre de gaz altoli répond aux besoins fondamentaux des bioréacteurs modernes en matière de contrôle du débit de gaz. Il régule avec précision l'oxygène dissous,Le pHLe maintien de la stabilité ainsi que l'application précise d'aspects tels que la surveillance métabolique des processus garantissent non seulement la répétabilité et la fiabilité des processus biologiques, mais également un support technique important pour la production efficace et l'optimisation des processus dans des domaines tels que la biopharmaceutique, la fermentation alimentaire, la bioénergie, etc.