Москва
Ваш город: Москва?
Да Выбрать другой
Популярное
Насос Primelab Реактор лабораторный 3 л Верхнеприводная мешалка Электронный контролер вакуума Микробиологический реактор
Ваша корзина пуста!
Каталог
Все категории ➔
Услуги:
Стеклодувное производство
Производственные услуги
Главная
Каталог
Корзина
Войти
Все статьи

Микробиологический реактор

25-05-2026 13:48

Производство ферментов: как контролируемая ферментация повысила выход продукта на 43%

Кейс / Микробиологический реактор Биотехнологии / Ферментация 2026

Задача: Увеличить выход целевого фермента при культивировании дрожжей Saccharomyces cerevisiae и сократить время ферментации.

Решение: Микробиологический реактор на базе PL-HR-Capacity с автоматическим контролем dissolved oxygen (DO), pH и температуры.

Результат: Выход продукта вырос с 62% до 89%, время процесса сократилось с 48 до 36 часов, воспроизводимость ±2%.

Проблема: Низкая эффективность периодического процесса

Биотехнологическое производство ферментов сталкивается с критическими проблемами при использовании стандартных реакторов:

  • Низкий выход продукта: 62% от теоретически возможного из-за неоптимальных условий культивирования
  • Длительный процесс: 48 часов ферментации снижает производительность оборудования
  • Нестабильное качество: Колебания выхода от партии к партии ±8-12%
  • Плохой контроль DO: Падение концентрации растворенного кислорода ниже 30% на пике роста биомассы
  • Риск контаминации: Частые случаи загрязнения культуры при длительном процессе
«В стандартном реакторе мы не могли поддерживать оптимальный уровень кислорода. На 18-24 часу ферментации DO падал до 20%, что тормозило рост биомассы и синтез фермента.» — Начальник биотехнологического производства

Решение: Микробиологический реактор PL-HR-Capacity

Вместо модернизации существующего оборудования мы внедрили комплексную систему контроля параметров ферментации:

Конфигурация установки

  • Реактор: Стеклянный сосуд 10 л (рабочий объём 7 л)
  • Культура: Saccharomyces cerevisiae
  • Температура: 30°C (контроль ±0.1°C)
  • pH: 5.5±0.1 (автоматическая коррекция)
  • DO (кислород): Поддержание 40±5%
  • Аэрация: 0.8 vvm через спайджер
  • Перемешивание: 350 об/мин

Система контроля

  • Датчик dissolved oxygen (оптический)
  • pH-электрод
  • Датчик температуры PT1000 непосредственно в среде
  • ПО «Контрольный центр» для логирования
  • HEPA-фильтрация входящего и выходящего воздуха

Результаты: Прорыв в эффективности

Параметр Старый процесс PL-HR-Capacity Улучшение
Выход фермента 62% 89% +43%
Время ферментации 48 часов 36 часов -25%
Биомасса (г/л) 7.2 12.4 +72%
Воспроизводимость ±12% ±2% В 6 раз лучше
DO на пике роста 20-25% 40±5% Оптимально ✓
Контаминация 8% партий 0% 100% защита
Производительность 1.2 кг/неделю 2.8 кг/неделю +133%
Энергозатраты 100% 78% -22%

Ключевые преимущества

Рост выхода продукта

Поддержание DO на уровне 40% обеспечило оптимальный метаболизм дрожжей и максимальный синтез целевого фермента.

Сокращение времени

Точный контроль температуры (±0.1°C) и pH устранил фазу задержки роста. Культура выходит на экспоненциальную фазу на 4 часа раньше.

Стабильность процесса

Воспроизводимость ±2% позволяет точно планировать производство и гарантировать качество каждой партии.

Защита от контаминации

HEPA-фильтрация, бесконтактный привод и закрытая система исключили загрязнение культуры.

Экономия ресурсов

Снижение времени процесса на 25% и энергозатрат на 22% окупает оборудование за 6 месяцев.

Полный контроль

Логирование всех параметров в реальном времени позволяет анализировать и оптимизировать процесс.

Технические детали процесса

Фазы ферментации:

  1. Лаг-фаза (0-4 часа): Адаптация культуры. T=30°C, pH=5.5, DO поддерживается на уровне 60% минимальной аэрацией 0.3 vvm.
  2. Экспоненциальный рост (4-18 часов): Активное потребление кислорода. Автоматическое увеличение аэрации до 0.8 vvm и перемешивания до 350 об/мин для поддержания DO 40%.
  3. Продукционная фаза (18-32 часа): Синтез фермента. DO стабилизируется на 40%, pH корректируется до 5.8 для максимальной активности фермента.
  4. Завершение (32-36 часов): Достижение пиковой концентрации фермента. Автоматическое охлаждение до 20°C для остановки метаболизма.

Система аэрации:

Кольцевой спайджер с микропорами (0.5 мм) обеспечивает равномерное распределение кислорода. Пузырьки диаметром 1-2 мм создают оптимальную площадь газообмена без повреждения клеток.

Контроль пенообразования:

Автоматический датчик пены активирует подачу антивуосапенителя (полипропиленгликоль) при превышении уровня, предотвращая потерю среды и риск контаминации.

Почему это работает?

Магнитный привод микробиологического реактора PL-HR-Capacity решает фундаментальную проблему традиционных систем:

  • Нулевой риск контаминации — отсутствие уплотнений и сальников, через которые проникают микроорганизмы
  • Бесконтактная передача вращения — полная герметичность реактора
  • Точный DO-контроль — датчик непосредственно в среде, а не в головной части
  • Равномерное перемешивание — магнитный якорь создаёт оптимальный поток без зон застоя

Сравнение систем аэрации:

Стандартный реактор

  • -Поверхностная аэрация
  • -DO падает до 20%
  • -Зоны застоя
  • -Риск контаминации 8%

PL-HR-Capacity

  • +Спайджер с микропорами
  • + DO стабилен 40±5%
  • + Равномерное распределение
  • + 0% контаминации

Экономический эффект

Увеличение выпуска

+133%

С 1.2 до 2.8 кг фермента в неделю

Снижение себестоимости

-35%

За счёт роста выхода и экономии энергии

На одной установке

Итог

Внедрение микробиологического реактора PL-HR-Capacity с системой контроля DO, pH и температуры позволило увеличить выход фермента на 43%, сократить время процесса на 25% и полностью исключить контаминацию культур.

Точный контроль параметров ферментации обеспечил воспроизводимость ±2%, что критически важно для фармацевтического применения ферментов. Оборудование окупилось за 6 месяцев за счёт роста производительности и снижения потерь.

Хотите оптимизировать биотехнологический процесс?

Получите бесплатную консультацию нашего биотехнолога и расчёт стоимости установки под вашу культуру.

8 499 377 06 66

support@primelab.com

Оборудование, использованное в кейсе:

Предыдущая новость
Установка для проточного синтеза, безопасное нитрование толуола
Следующая новость
Как криостат CL-30 помог химической лаборатории достичь температур -30°C и сократить время синтеза на 35%
Каталог
Клиенту
Контакты