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生物发酵的在线检测技术及控制是非常重要的过程，菌体制备、初级或次级代谢产物以及转化技术都是在人为给予比较好环境的培养条件下实现的。对微生物生长的外部物理条件、化学条件以及物料中生物学条件的调控是一个复杂的过程工程，目的是利于产物的生成。

发酵参数检测反馈的大量信息有助于更好地理解培养过程，并对工艺进行优化和改进。生物发酵工程需要测量控制的物理参数包括搅拌转速、罐压、物料温度、通气量、发酵液总质量、粘度、进液流量与累积量等；生物发酵工程需要测量控制的化学参数包括pH、pO2、CO2粘度、Kla氧呼吸速率、碳源、氮源、菌体浓度、尾气排放氧/二氧化碳分压、呼吸商以及酶的比活力、物料消耗速率与产物生成速率等。 内蒙古直销发酵罐推荐

摄氧速率（OUR）是指维持细胞生长及单位细胞量必需的氧气量，OUR可以通过实验获得。首先测量饱和发酵培养基中溶解氧，然后测量微生物耗完氧气的速率；氧传递速率（OTR）是指氧气由气相传递至液相的速率。通常情况下，生物反应器的设计要求能提供足够的氧，而没必要在必需时给生物体（尤其是在指数生长期）提供比较大的氧气量。由于OTR受搅拌程度和通气量的影响，因此，在生物反应器放大时需要考虑如下几个因素：

通气量：如果空气中氧含量低于21%，可以输入纯氧作为气源；

搅拌功率：加大输入功率可以保证更多的氧由气相传递至液相；

压头：压头增加可以增加OTR，同时还能避免泡沫的产生；

分布器的类型和位置：安装于比较低叶轮下面的分布器可向生物反应器中输入空气或无菌气体，其比较好的安装位置为叶轮直径的3/4，如果分布器的位置距离叶轮太远，空气气泡就会在散开之前重新聚合。

模块化设计能提前绘制焊点图，具有按图组装、质量稳定、即插即用、能满足工厂测试FAT、节省占地面积、美观大方、形式多样且便于操作等优点。生物反应器需按照3D设计图纸进行组装（图5），每套设备均可按照客户实际需求进行量身定制。

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发酵液pH的精确控制对细胞生长及产物的形成非常重要，发酵过程中，细胞或基质的消耗会导致培养液发生pH变化。生物反应器使用可耐受高温灭菌的pH传感器，多为组合式探头，由玻璃电极和参比电极组成（带有内部电解液与参比电解液），在线测量通过电极侧面多孔塞上的液体结合点与培养液接触。pH电极的测量范围为0～14，精度±0.01～0.05。pH传感器的电极内容物会随高温灭菌以及使用时间不断变化，每批次发酵灭菌前后均需用标准缓冲液给予校准（图6）。

生物反应器是指利用为细胞或细菌等微生物进行生化反应提供良好反应环境的设备。生物反应器中的微生物处在一个稳定的培养环境中，并能得到培养介质的循环供给。生物反应器的设计与开发除需符合GAMP5与ASME BPE等标准的相关规定外，还需了解所选用的pH、温度、氧需求、生长率等微生物培养条件，以及**终产品的表达和浓度。

生物反应器装备装有很多在位传感器和一个界面友好、变量操控灵活的数字控制系统，允许控制许多可变量参数，包括温度、搅拌转速、pH、溶解氧的浓度等。理想的高性能生物反应器应具有非常低的全混时间以及非常高的气液传递等特征，除了监控参数外，高性能生物反应器还配置了在线分析仪对重要的培养变量进行频繁监控。图1是一个典型的生物反应器系统示意图，该设备的重要培养变量能够高频率计量（30～1000 h-1），其它培养参数则可以较低频率自动取样测量（1～3 h-1）。

配液/收获系统 描述 • 应用：无菌培养基的制备及存储罐、无菌缓冲液的制备及存储罐、补料罐、收获罐、切向流过滤系统或离心的中间罐； • 罐体可进行在位灭除细菌（SIP）； • 罐体配备温度传感器、压力传感器、液位传感器、pH传感器等，可选配其它类似传感器； • 罐体可与CIP系统对接使用； • 无菌设计； • 罐体自控系统采用SYSBIOTECH SCADA软件； • 自控系统满足cGMP要求； • 该自控制系统以工业自动化系统为基础提供必要的稳定性，灵活性和可维护性； 控制单元安装在一个不锈钢箱内，其中包含以下组件： • 电气部件  • 工业计算机PLC • 触屏工业计算机带Phoenix PLC进行过程控制包括过程控制的**软件北京专业发酵罐****

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培养液的溶解氧浓度（DO）直接影响细胞的生长，溶氧浓度过低会限制细胞供养速率，导致生长速率降低与代谢流向的改变。发酵中随着细胞的生长，菌体浓度增大，使得呼吸和耗氧速率加快，这一过程需要加大搅拌速率、通气量预计OTR氧传导速率。以基因重组大肠杆菌的流加培养为例，在一定速率的葡萄糖流加条件下，通过系统控制不断给予正/负脉冲信号对流加速度进行连续的修正。可通过观察溶氧浓度的瞬时脉冲响应，将葡萄糖浓度大致控制在临界值范围之内，使细胞生长速度处于比较好状态，并对其代谢副产物给与***。发酵中常用的极谱电极为电化学测量方式，即使用只有O2可渗透的膜将发酵液与电化学电池分隔，DO传感器主要结构包括膜、电解液膜、阴极、绝缘体、阳极和电解液等（图7）。内蒙古直销发酵罐推荐

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