生物的発酵は有機体を使用するプロセスを（通常微生物か細胞）適した条件の下で特定の新陳代謝の細道によって人間プロダクトに原料を変えるのに示す。これらの有用な代謝物質、蛋白質の表現プロダクトおよび他のプロダクトは製薬産業、食品工業、エネルギー産業、化学工業、農業および他の分野で広く利用されて、人民日報から分離不可能住んでいるである。生物的発酵工学では効果的に実験室の研究の状態を増幅し直接生産に適用する方法を、生物的発酵の適用を悩ます問題いままで常にだった。生物的反作用の多くの影響を及ぼす要因が原因で、発酵タンクの中の反作用は閉鎖した反作用である。拡大プロセスが持っていないようにいかに効果的に制御パラメータは生物的発酵プロセスの影響生物的発酵工業の研究の焦点いままで常にだった。生物的発酵の反作用の拡大プロセスの間、タンク変更の中の流れの州かなり容積の増加と。フロー フィールドの変更はまた全体の反作用システムの変更に終って温度および分解された酸素のような一連の変数の変更を、もたらす場合がある。記事は簡潔に実際の生物的発酵の拡大プロセスの変数選択に参照を提供する生物的発酵プロセスの拡大の影響を及ぼす要因そして対応する制御変数を組織し、もたらす。
生物的発酵プロセスの拡大に影響を与える要因
1.1物質移動および混合
物質移動プロセスは物質的な移動のプロセスであり、生物的発酵プロセスの物質移動の活動は生物的反作用と同時に起こる。主要な物質移動プロセスはgas-liquid吸収および液体の物質移動に分けられる。液体段階の物質の移動は生物的発酵タンクの感動的なかいによって運転される渦の拡散が主に原因である。一般的な生物的発酵文化では、物質移動プロセスは非常に重要である。よい物質移動は微生物および細胞培養および開発のための必要な酸素、栄養素および代謝物質保障できる。容積測定の分解された酸素係数は物質移動に影響を与える重要な要因であるが生物的発酵タンクの中の複雑なフロー フィールドが原因で、容積測定の分解された酸素係数を分析することを困難にする多くの影響を及ぼす要因がある。
直接生物的発酵タンク プロセスの拡大に影響を与えるもう一つの主変数は混合プロセスである。共通の生物的発酵の反作用の混合はliquid-liquid、gas-liquid混合混合する、混合、solid-liquidおよびgas-liquid固体三相混合を含んでいる。発酵タンクの容積の増加および発酵プロダクトおよび原料の増加が原因で、タンクの中の混合は不均等である。例えば、底と比較される発酵タンクの上の物質の混合は比較的困難である。科学的に発酵タンクのさまざまな物質の混合を高めることは生物的発酵の効率を改善できる。
1.2切断
従来の意見は生物的発酵タンクの感動的な率を高めることが発酵プロセスの間に物質移動および混合を高めることができることである。但し、詳細な研究と、分られ、多くの生物的発酵の失敗が生物的発酵の目標資料の余分なせん断力によって引き起こされることが微生物および細胞傷害に導く。例えば、微生物発酵システムで、余分なせん断力により細菌ボディの成長に害を引き起こすことができる;低いせん断力は泡立つために促さない破損し、空気伝播の効率に影響を与えない。方法科学的に微生物および細胞のために発酵タンクのさまざまな物質および受諾可能な範囲内の制御剪断応力の混合を高める発酵の拡大プロセスの重要な要因である。
1.3熱伝達
温度はまた生物的発酵プロセスの重要な要因である。生物的発酵タンクの温度調整はジャケットの層によって主に達成される。但し、大きい生物的発酵タンク増加の中の容積として、熱する減少の単位ごとの表面積。従って、熱伝達の効率は直接生物的発酵ターゲット物質の生産の効率に影響を与える。
1.4他の要因
完全に発酵プロセスに影響を与えることができる、空気補充の変数のような発酵プロセスに、送り速度影響を与えることができる、およびサンプル入口の設定ある生物的発酵タンクの拡大プロセスに他の要因が。限定、生産のタイプ生物的発酵タンクを処理する賦課金は実験室の生物的発酵プロセスのようなリアルタイムのさまざまな基質、プロダクトおよび代謝物質の集中を検出できない。従って、科学的に供給および取入口をの速度そして量設計することは重大である。同時に、包括的に「液体の氾濫」の現象を避けると物質的な補充および空気補充のための明白なガスの速度が考慮することは必要である。
生物的発酵プロセス方法の2つの主制御パラメータ
2.1混合
かき混ぜられた生物的発酵タンクの一般的な混合モードは全体の発酵の液体の混合を運転する感動的なかいの回転である。変数をかき混ぜる発酵タンクの制御は速度制御によって主に達成される。速度制御はだけでなく、速度を増加し、混合の効率を改善することを考慮するべきであるがまた適度な範囲内の速度を制御する。余分な速度は細胞の高められた熱生成、高められたせん断力、および発酵の失敗をもたらす場合がある。さらに、研究は発酵の容積システムのフロー パターン、かいをかき混ぜることの選択、および直径が完全に生物的発酵の効率に影響を与えることができることが分った。大規模な生物的発酵の過程において、回転速度に加えて、かいタイプおよび空間的な位置をかき混ぜることの選択はまた非常に重要である。文化材料の流動特性に基づいて適切で感動的なかいタイプを選ぶことは必要である。現在、全体の生物的発酵システムで混合する材料の程度を改良するためにマイクロ液体の流れおよびマクロ フロー フィールドを結合する軸流れおよび放射状流れのかいの組合せは一般的である。混合のかいは一般に最下の雨水のタイプを採用し、効果的に栄養素は軸流れのスラリーの行為の下のタンクの底に上にすぐに配られる加えた、タンクの底に導入される空気ことを保障できる上部の軸流れのタイプはまた、全体の微生物発酵に適した環境を提供する全体のタンクの全面的な循環そして流れをタイムリーに分散し保障する。
2.2温度
生物的発酵タンクは耕されている細菌のタイプによって26~37 ℃に特別な細菌の耕作は65 ℃であるかもしれないが一般にある。発酵プロセスの拡大プロセスの間に、全体の発酵タンクの中の温度分野は重要な変更を経る。タンクの小型による小規模および試験段階では温度分野は比較的均一である。生産のタイプ発酵タンクでは、発酵タンクの温度の調査は通常100mmの長さのタンクの下方部分で、配られ、発酵の液体の浸る部分は50-60mmである。生物的発酵タンクの暖房そして冷却方法は通常ジャケット水層によって遂行される、従って発酵タンクの熱伝達の効率は直接全体のタンクの中の温度の配分に影響を与える。ジャケット水層の温度および発酵タンク温度の調査の温度の表示価値は偽りなく発酵タンクの液体の温度を反映できない。科学的に温度の調査を整理し、科学的に発酵の温度を発酵システムの熱伝達率に基づいて置くことは効果的に反作用の温度を保障できる。
2.3他の化学変数
生物的発酵の化学変数の制御は、水素イオン濃度指数および分解された酸素のような、発酵の結果の影響があることができる。分解された酸素変数に、好気性の生物学的過程で、酸素を一例として取ることは微生物成長のための重要な栄養素である。但し、最下の容解性、酸素が原因に生化学的なプロセスのための主基質はなる。従って、ガス段階からの液体段階への酸素の十分な供給を維持することは重大である。理論では、増加する換気および培養基のコラムを増加することは効果的に培養基の泡の時を延長し、gas-liquid交換効率を改善できる。但し、これらの変数はまた発酵タンクの費用によって限られ、泡分散のある程度そしてサイズはまた酸素の伝播の効率に影響を与えることができる。従って、包括的にさまざまな要因を考慮し、最も適したプロセス設計の拡大方法を提供することは必要である。
3. 生物的発酵プロセスのための方法の上の計量
3.1経験的な拡大方法
従来の生物的発酵プロセスのプロセスの上のスケーリングは従来の経験的な方法に大抵基づいている。生物的発酵プロセスでは、速度のような一連の変数、感動的なかいの整理、空気換気率、供給の流動度および他の化学変数は発酵の収穫に影響を与えることができる。ユーザーは前か他の発酵プロセスの設定に基づいて同じような発酵プロセスおよび対応する選り抜き発酵プロセスの拡大変数を選ぶ;また、従来の経験に基づいて、発酵タンクの流体力学は予測し発酵の容積を拡大するために相対的な位置を維持している間タンクの中のさまざまな変数は幾何学的に拡大することができる。経験的な拡大方法は容積測定の物質移動係数、単位体積のパワー消費量、混合の時間、等のような発酵システム内の主変数に主に、焦点を合わせる。この方法は通常簡単な拡大のためだけに適して、効果的に発酵タンクの流体力学そして運動学的な特徴を予測できない。
3.2計算の流体力学に基づく拡大方法
計算の流体力学（CFD）は流体力学の物質移動、運動量移動およびエネルギー移動のような顕微鏡の同等化のコンピュータ ベースの流動動きの法律のシミュレーションそして計算を示す。、CFDシミュレーションの技術を使用して経験的な生物的発酵プロセスの機構と比較されて安価およびサイズの独立の特徴を持ち、流動工学の分野で広く利用されている。CFDシミュレーションは主にフロー フィールドを模倣し、生物的発酵タンクの中の力およびガスの強奪をかき混ぜる。同時に、分解された酸素の物質移動モデルは同じ発酵プロセスの間に分解された酸素の物質移動プロセスおよび生化学的な反作用プロセスを模倣できる生物的発酵タンクのgas-liquid二相流れモデルでつながれる。
シミュレーションの計算技術の開発によって、CFDは生物的発酵の拡大プロセスのシミュレーションでますます適用される。但し、gas-liquid二相流れの複雑さ、ガスの強奪のような変数のそれ以上の研究および予言プロセスの泡が原因でまだ必要とされる。
4結論
生物的発酵のプロセスは複雑な、multifactorialプロセスである。従来のかき混ぜられたタンク生物反応炉が構造で比較的簡単であるが、発酵タンクの中の液体の実際のプロセスは実際の反作用プロセスで非常に複雑である。特に生物的発酵の拡大プロセスで、多数の要因は包括的に方法論的な拡大のために考慮される必要がある。従来の経験的な拡大プロセスは簡単な拡大しか行い、偽りなく発酵タンクのさまざまなシステムの実質データを模倣できない。発酵プロダクトの成長の環境が実験室に一貫していることの保障に加えて、エネルギー保存に注意は払われるまたべきである。計算の流体力学に基づいて、科学的な分析およびシミュレーション方法はより正確に生物的発酵の拡大プロセスを予測し、模倣でき有効な基礎および参照を生物的発酵の拡大プロセスの選択に提供する。
biopharmaceutical加工ラインの設計そして製造の機械類の焦点を越える上海。私達の顧客は世界中にい、異なった市場の彼らの自身の成功を達成した。最も最近の生産ライン設計解決および価格を得るために私達に今連絡しなさい。