Principes de processus pour fermenteurs en verre E. coli

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Date :2025-04-27Lire :2

Le principe du procédé du fermenteur en verre E. coli repose sur le contrôle précis et l'optimisation de l'activité métabolique des micro - organismes, dont le cœur réside dans la régulation dynamique des paramètres de fermentation par la conception structurelle et les systèmes automatisés. Voici une analyse détaillée de son principe de processus:

I. structure du réservoir et caractéristiques des matériaux

1, réservoir en verre transparent

L'utilisation d'un matériau en verre à haute teneur en borosilicium combine résistance à la corrosion et transparence, ce qui facilite l'observation en temps réel de l'état du liquide de fermentation et de la croissance microbienne.

2, système d'étanchéité

Les deux extrémités du corps de réservoir sont scellées par des plaques d'acier inoxydable et des joints en caoutchouc pour assurer un environnement stérile et empêcher la contamination par des bactéries diverses.

3, interface multifonctionnelle

Le réservoir définit l'orifice d'alimentation, la vanne d'échantillonnage, l'interface d'électrode (pH, oxygène dissous, température), etc. pour soutenir la surveillance et le fonctionnement en temps réel.

II. Module de contrôle de processus clé

1, régulation de la température

Le contrôle bidirectionnel de la température est réalisé à l'aide d'un tapis chauffant électrique et d'un module de conduite d'eau froide, en combinaison avec l'algorithme PID pour contrôler les fluctuations de température à ± 0,5 ℃.

La température de croissance optimale pour E. coli est de 37 ° C, mais la phase de synthèse du produit peut devoir être ajustée à 35 ~ 36 ° C pour optimiser le rendement (par exemple, la production de l - Tyrosine).

Gestion de l'oxygène dissous (do)

Stratégie de contrôle en cascade: lorsque la valeur do est inférieure à un seuil défini (par exemple 30%), l'alimentation en air est automatiquement commutée par rapport à l'oxygène pur et la vitesse d'agitation est augmentée pour améliorer l'efficacité du transfert d'oxygène.

La conception de l'agitateur combine la force de cisaillement avec l'efficacité du mélange pour éviter d'endommager les bactéries et assurer une distribution uniforme de l'oxygène dissous.

Régulation dynamique du pH

Maintenir la stabilité du pH grâce à un système de supplémentation acide - base adapté aux besoins des différents stades de croissance d'e. Coli (p. ex., environnement faiblement acide à long terme pour la loggénèse).

Iii. Suppléments et stratégies de régulation métabolique

1, mode de supplément par lot

Le taux d'alimentation initial est fixé à 0,2 ml / min, le taux d'augmentation de 10% ~ 15% toutes les 2 heures, le taux de croissance spécifique de contrôle (μ) est compris entre 0,06 ~ 0,08 h⁻¹, ce qui évite l'inhibition du substrat et prolonge la période périnatale.

2, contrôle du gradient nutritionnel

Optimisez la stratégie de supplémentation en détectant en ligne des paramètres tels que le taux de libération de co₂, la consommation de substrat, etc. pour prévenir les excès ou les carences nutritionnelles locales.

Iv. Amplification du processus et garantie de stabilité

1, principe d'amplification à l'échelle

Maintenir le rapport Volume / volume liquide (vvm) constant (par exemple, 0,2 ~ 0,3) pour assurer une efficacité de transfert d'oxygène soluble cohérente.

2, prévention et contrôle de la pollution

L'utilisation d'un milieu de culture stérilisé avec une technique d'inoculation stérile, combinée à un dispositif anti - mousse, prévient le risque de contamination par débordement de mousse.

V. automatisation et intégration des données

1, contrôle de liaison paramétrique

Grâce à l'intégration de capteurs et d'actionneurs, le contrôle en boucle fermée des paramètres tels que la température, l'oxygène dissous, le pH, etc. est réalisé, réduisant ainsi les erreurs d'intervention manuelle.

2, système de traçabilité des données

Les courbes des paramètres clés (par exemple, od600, taux de croissance spécifique) sont enregistrées pour fournir une base pour l'optimisation du processus.

résumé

Les fermenteurs en verre E. coli permettent une culture à haute densité et une synthèse efficace des produits grâce à la synergie entre la conception structurelle, la régulation dynamique des paramètres et les systèmes automatisés. Ses principaux atouts sont ses capacités de contrôle environnemental précis et sa stratégie évolutive d'amplification des processus, adaptée aux besoins de production, du laboratoire à l'échelle pilote.

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