Monitorowanie online zawartości glukozy w celu karmienia w czasie rzeczywistym, aby zapewnić płynne zakończenie procesu fermentacji.
Inżynieria biofermentacyjna jest jednym z ważnych elementów współczesnej inżynierii biofarmaceutycznej, polegającej na otrzymywaniu pożądanych produktów biochemicznych w procesie wzrostu mikroorganizmów.Proces wzrostu drobnoustrojów składa się z czterech etapów: fazy adaptacji, fazy logarytmicznej, fazy stacjonarnej i fazy śmierci.W fazie stacjonarnej gromadzi się duża ilość produktów przemiany materii.Jest to również okres, w którym zbiera się produkty w większości reakcji.Po przekroczeniu tej fazy i wejściu w fazę śmierci, będzie to miało ogromny wpływ zarówno na aktywność komórek drobnoustrojów, jak i na czystość produktów.Ze względu na złożoność reakcji biologicznych powtarzalność procesu fermentacji jest niska, a kontrola jakości stanowi wyzwanie.W miarę zwiększania skali procesu od skali laboratoryjnej do pilotażowej i od skali pilotażowej do produkcji na dużą skalę, łatwo mogą wystąpić nieprawidłowości w reakcjach.Zapewnienie utrzymania reakcji fermentacji w fazie stacjonarnej przez dłuższy czas jest najbardziej niepokojącą kwestią przy zwiększaniu skali inżynierii fermentacyjnej.
Aby mieć pewność, że szczep drobnoustroju podczas fermentacji pozostanie w fazie energicznego i stabilnego wzrostu, kluczowe znaczenie ma utrzymanie zawartości niezbędnych metabolitów energetycznych, takich jak glukoza.Wykorzystanie spektroskopii online do monitorowania zawartości glukozy w brzeczce fermentacyjnej w czasie rzeczywistym jest odpowiednim podejściem technicznym do kontrolowania procesu biofermentacji: przyjęcie zmian stężenia glukozy jako kryterium suplementacji i określenie stanu szczepu drobnoustrojów.Gdy zawartość spadnie poniżej ustalonego progu, na podstawie wyników monitoringu można szybko przeprowadzić suplementację, znacząco podnosząc jakość i efektywność biofermentacji.Jak pokazano na poniższym schemacie, odgałęzienie boczne jest pobierane z małego zbiornika fermentacyjnego.Sonda spektroskopowa uzyskuje w czasie rzeczywistym sygnały cieczy fermentacyjnej z basenu cyrkulacyjnego, co ostatecznie pozwala na wykrycie stężenia glukozy w cieczy fermentacyjnej nawet do 3 ‰.
Z drugiej strony, jeśli do kontroli procesu stosuje się pobieranie próbek brzeczki fermentacyjnej w trybie offline i badania laboratoryjne, wyniki opóźnionego wykrywania mogą nie uwzględniać optymalnego czasu suplementacji.Ponadto proces pobierania próbek może mieć wpływ na system fermentacji, na przykład zanieczyszczenie obcymi bakteriami.
Czas publikacji: 7 grudnia 2023 r