Fermentacja
W skrócie:
- intensyfikacja fermentacji: zwiększenie wydajności bioprocesów poprzez efektywne zaopatrywanie mikroorganizmów w czysty tlen,
- optymalizacja infrastruktury: pełne wykorzystanie potencjału produkcyjnego istniejących bioreaktorów bez konieczności kosztownych inwestycji w nowe urządzenia,
- wydajne rozwiązanie: szybki i opłacalny sposób na usunięcie bariery ograniczonego dostępu do tlenu w tradycyjnych reaktorach.
- Zalety podawania tlenu podczas fermentacji w bioreaktorze
- Bezpieczeństwo instalacji i procesu zaopatrzenia bioreaktora w tlen
- Rozwiązania Air Liquide dla hodowli komórkowych i procesów fermentacyjnych
- Ochrona środowiska: wspólny cel
- Doradztwo w zakresie fermentacji
- Często zadawane pytania dotyczące fermentacji
Zalety podawania tlenu podczas fermentacji w bioreaktorze
Zwiększenie gęstości komórek
Wprowadzenie czystego tlenu pozwala na osiągnięcie wysyconego środowiska reakcji i zapobiega powstawaniu niekorzystnych warunków beztlenowych. Rozwiązanie to daje możliwość hodowli komórek o znacznie wyższej gęstości przy jednoczesnym wyeliminowaniu ryzyka zahamowania procesu biologicznego.
Zwiększone ciśnienie parcjalne tlenu przynosi najlepsze rezultaty w fazie wzrostu wykładniczego (logarytmicznego), co maksymalizuje tempo namnażania mikroorganizmów.
Ograniczenia wydajności standardowych bioreaktorów z mieszadłem wynikają często z niedostatecznej rozpuszczalności tlenu atmosferycznego, wysokich stężeń substratów oraz gromadzenia produktów ubocznych. Wprowadzenie czystego tlenu stanowi bezpośrednie rozwiązanie problemu deficytu tlenowego w gęstych hodowlach.
Zmniejszenie mocy mieszania poprzez podawanie czystego tlenu
Wysoka rozpuszczalność czystego tlenu umożliwia zmniejszenie intensywności mieszania bez spadku stężenia rozpuszczonego tlenu. Zapewnia to większą oszczędność energii oraz chroni wrażliwe komórki przed naprężeniami mechanicznymi (ścinającymi).
Rozwiązania Air Liquide pozwalają na wprowadzanie tlenu do fazy ciekłej w sposób bezpęcherzykowy, eliminując ryzyko uszkodzenia delikatnych struktur komórkowych.
Uniknięcie spieniania
W wielu przypadkach znaczna część objętości reaktora jest tracona na skutek intensywnego tworzenia się piany, wywołanego zwykle dużą ilością powietrza potrzebnego do wentylacji organizmów. Zastosowanie czystego tlenu eliminuje balast azotowy obecny w powietrzu. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia objętości wprowadzanego gazu, ograniczenia wysokości piany oraz stworzenia dodatkowej zdolności produkcyjnej. Proces ten, ze względów ekonomicznych często realizowany jako częściowe zastąpienie powietrza czystym tlenem, przynosi również wymierne korzyści w postaci ograniczenia zużycia środków przeciwpieniących, wymaganych wcześniej w bioreaktorze.
Bezpieczeństwo instalacji i procesu zaopatrzenia bioreaktora w tlen
Eksperci Air Liquide zapewniają kompleksowe wsparcie projektu na każdym etapie – od skali laboratoryjnej po wdrożenie przemysłowe, pomagając w optymalnym doborze i zwymiarowaniu instalacji wtrysku gazu.
Priorytetem pozostaje bezpieczeństwo instalacji: wspólnie z operatorem instalacji przeprowadzane są badania HAZOP (Hazard and Operability Studies – Analiza Zagrożeń i Zdolności Operacyjnych), obejmujące analizę reaktywności wszystkich komponentów instalacji, surowców oraz produktów w kontakcie z czystym tlenem.
Ponadto, dbamy o utrzymanie bezpieczeństwa mikrobiologicznego i optymalnych warunków procesowych, poprzez dopasowanie wlotu gazu do wymaganego poziomu sterylności i analizuję bilansu cieplnego w reakcjach egzotermicznych.
Rozwiązania Air Liquide dla hodowli komórkowych i procesów fermentacyjnych
Zapewniamy kompleksowy portfel gazów, osprzętu oraz usług dedykowanych bioprocesom, co ułatwia zachowanie zgodności z normami farmaceutycznymi oraz maksymalizację wydajności hodowli.
Pomoc w wyborze odpowiedniego gazu do hodowli komórkowych
Nasz asortyment obejmuje następujące produkty:
- czyste gazy (dwutlenek węgla (CO₂), tlen (O₂), azot (N₂), powietrze, wodór (H₂)..., ), których czystość oraz standard jakości są precyzyjnie dostosowane do konkretnych zastosowań:
- ALPHAGAZ™ – gama gazów dla badań i rozwoju,
- ALIGAL™ – gama gazów dla przemysłu spożywczego,
- gazy dla farmacji – do atmosfery mającej kontakt z lekami,
- mieszaniny wzorcowe do kalibracji analizatorów tlenu i CO2,
- gazy dedykowane do oprzyrządowania (gazy nośne, gazy płomieniowe...),
- ciecze kriogeniczne do przechowywania próbek biologicznych.
Łatwość obsługi:
- panele rozprężające zapewniające stabilne parametry przepływu i ciśnienia,
- zbiorniki i kriopojemniki do bezpiecznego transportu ciekłego azotu,
- projektowanie dedykowanych sieci dystrybucji gazów dla linii pilotażowych i produkcyjnych,
- systemy detekcji gazów (CO₂, anoksja) oraz środki ochrony osobistej.
Dobór gazów do atmosfery w hodowlach komórkowych
Prawidłowy rozwój hodowli komórkowych wymaga precyzyjnej kontroli parametrów środowiska, takich jak temperatura, pH, wilgotność oraz stężeń CO₂ i O₂. Eksperci Air Liquide oferują profesjonalne wsparcie w doborze optymalnego składu mieszanek gazowych, dostosowanych do indywidualnych wymagań poszczególnych linii komórkowych.
Ochrona środowiska: wspólny cel
Gazy i ciecze kriogeniczne Air Liquide stanowią wsparcie w realizacji Państwa wyzwań związanych z ochroną środowiska:
- ECO ORIGIN – oferta dostaw niskoemisyjnego azotu w formie ciekłej, który jest produkowany z energii elektrycznej pochodzącej w 100% z odnawialnych źródeł energii,
- instalacje on-site – azot wytwarzany na miejscu w postaci gazowej, co pozwala uniknąć emisji CO₂ związanej ze skraplaniem powietrza i transportem w postaci ciekłej cysternami,
- oczyszczanie ścieków – rozwiązania wykorzystujące gazy techniczne, które stanowią szybką, skuteczną, bezpieczną i konkurencyjną alternatywę dla tradycyjnych procesów oczyszczania ścieków, zarówno w przypadku oczyszczania biologicznego, jak i regulacji pH.
Doradztwo w zakresie fermentacji
Eksperci Air Liquide pozostają do Państwa dyspozycji, oferując kompleksowe doradztwo w zakresie różnorodnych zastosowań gazów, w tym również w doborze i optymalizacji rozwiązań w zakresie fermentacji.
Ponadto, z przyjemnością przeprowadzimy próby z Państwa produktami w celu weryfikacji i optymalizacji procesu bezpośrednio w Państwa zakładzie.
Często zadawane pytania (FAQ) dotyczące fermentacji
Jakie są główne zalety stosowania czystego tlenu w procesie fermentacji?
Podawanie czystego tlenu pozwala na zwiększenie gęstości komórek bez wprowadzania warunków beztlenowych, zmniejsza zapotrzebowanie na moc mieszania (co redukuje naprężenia ścinające dla wrażliwych kultur) oraz znacznie ogranicza powstawanie piany, eliminując balast azotowy.
W jaki sposób Air Liquide zapewnia bezpieczeństwo instalacji dostarczającej tlen?
Specjaliści Air Liquide przeprowadzają we współpracy z operatorem instalacji badania HAZOP (Hazard and Operability Studies – Analiza Zagrożeń i Zdolności Operacyjnych), obejmujące analizę reaktywności wszystkich komponentów, surowców i produktów w kontakcie z czystym tlenem.
Jakie gazy i rozwiązania są dostępne w ofercie Air Liquide dla procesów fermentacyjnych?
Rozwiązania Air Liquide obejmują gazy czyste (np. CO₂, O₂, N₂, H₂, powietrze) o zróżnicowanej czystości dopasowanej do aplikacji, mieszaniny wzorcowe, gazy do oprzyrządowania oraz ciecze kriogeniczne.
Jak podawanie czystego tlenu wpływa na zapotrzebowanie na chłodzenie reaktora?
Wzrost wydajności produkcji, wywołany podawaniem tlenu, może zwiększyć wydzielanie ciepła w reakcjach egzotermicznych, co wymaga dostosowania (zwiększenia) mocy chłodniczej do utrzymania optymalnej temperatury.
W jaki sposób inżynierowie Air Liquide wspierają procesy fermentacyjne u klienta?
Eksperci Air Liquide przeprowadzają projekt techniczny, doradzają w zakresie inżynierii procesowej na etapie testów laboratoryjnych oraz oferują możliwość wykonania prób bezpośrednio w zakładzie klienta w celu optymalizacji procesu.