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Application note A091-FP02

优化微生物过程控制

酸奶、奶酪、葡萄酒、啤酒、面包…这些食品和饮料有什么共同之处?数千年来,人类已经利用微小微生物的代谢作为其加工的重要组成部分,如酿造和发酵,生物技术的使用从未间断。

如今,酶和微生物的使用更胜从前,更多地用于增加药物和(生物)化学品的可持续生产。研究所或行业的研究员想要了解这些生物细胞在哪些条件下生长得更快或更慢。

营养素或添加剂带来什么影响?为了了解和研究潜在的生物过程,德国一家研究机构寻求Bronkhorst支持,稳定微生物过程的工艺条件。

优化微生物过程控制

应用要求

为了研究在改变一个典型参数时微生物群体在哪些条件下生长,其他参数如温度、压力和营养物浓度需要保持恒定。为此,作为循环系统的一部分,含有这些微生物的两个反应堆容器的液位需要精确地保持在稳定的恒定值。

重要议题

  • 准确稳定的液体流量
  • 液位稳定

工艺方案

针对研究所设计的带有两个容器的再循环系统,Bronkhorst提供了两个科里奥利质量流量控制器(mini CORI-FLOW M14系列)。如工艺方案中可见,两个控制器被插入两个容器之间的循环系统中的两个位置,用于提供连续的液体流。

研究员将微生物置于约1升液态环境的主反应堆中生长。为了确定细胞生长速率,他们定期从主反应器中取样。温度是重要参数。温度过低会抑制细胞的生长,而温度过高则会对细胞本身产生不利影响。

科里奥利质量流量控制器- mini CORI-FLOW M14(带C5I控制阀)-向控制泵的控制单元发出信号。因此质量流量控制器间接控制泵。液体从主反应器进入体积约为200 ml的第二反应器,并从那里通过第二流量控制器/泵组合送回主反应器。这是一个夜以继日连续稳定的循环。由于两种流量控制器/泵组合具有相同的容量,因此两个容器中的液位保持相同、稳定的值。设定点由研究所的控制单元设定。

Bronkhorst参加项目之前,研究所面临如何在容器之间保持相对较低的流体流动的问题-在30 ml/min 到 200 ml/min的范围内-日复一日地稳定流动,而不会排空其中一个容器。

为了保持3微米大小的微生物存活并且在循环过程中没有任何损坏,齿轮之间只有小空间的齿轮泵不能完成这项工作,于是使用了Bronkhorst建议的蠕动软管泵。

优化微生物过程控制工艺方案