So steuern Sie Temperatur und PH-Wert in der Fermentertechnologie
Ein Bioreaktor ist ein Gerät, das biologische Reaktionen ermöglicht. Bioreaktoren haben Pflanzenzellenbioreaktoren, Algenbioreaktoren, Säugetierzellenbioreaktoren usw. Wenn das Produkt gut fermentiert werden soll, müssen die Prozessparameter streng kontrolliert werden. Heute sprechen wir über Temperaturregelung und PH-Wert-Regelung.
1. Bioreaktor-Temperaturregelung
Die Bioreaktortemperatur beeinflusst die Geschwindigkeit der Enzymreaktion und die Löslichkeit von Sauerstoff im Kulturmedium während des Fermentationsprozesses, was eng mit dem Wachstum der Bakterien, der Synthese von Antibiotika und dem gelösten Sauerstoff zusammenhängt. Die Bioreaktor-Temperaturregelung umfasst hauptsächlich die Regelung von Heizung und Kühlung. Die Heizleistung wird durch den Prozess berechnet. Die Kühlleistung bezieht sich auf die benötigte Kühlleistung nach dem Erhitzen oder Sterilisieren und unter der angegebenen Kühlzeit.
Die Temperaturregelung des Bioreaktors besteht aus einer Heizung und einem Kühlwasser-Magnetventil. Wenn die Temperatur im Gärtank niedriger (oder höher) als ein bestimmter Sollwert ist, schaltet das System automatisch die Heizung (oder das Kühlwasser-Magnetventil) ein.
Erst durch die Berechnung von Rohrleitungslänge, Mediumsdruck und Druckverlust lässt sich der Durchmesser des Wärmetauscherrohres und damit der Durchmesser des Regelventils bestimmen. Der Durchmesser des Regelventils basiert auf der Regelschwankung der Kulturtemperatur als Hauptparameter. Wenn der Steuerschwankungsbetrag der Kulturtemperatur als zu berechnender Parameter verwendet wird, kann der Öffnungsgrad von 60 % bis 80 % oft als stabiler Wert eingestellt werden. Um die Sterilisationsheizzeit zu berücksichtigen, kann der Wert niedriger sein, und die Schwankung der Kulturtemperatursteuerung wird größer sein.
In einem Temperatursteuersystem mit einem Heiß- und Kaltmantel ist die Parametersteuerung relativ genau, wenn die oben erwähnten Prozessparameter richtig berechnet werden, und die Prozessparameter können durch die Berechnung der Anstiegskurve oder das empirische Verfahren erhalten werden. Bei der Tanktemperaturregelung, die sowohl die Kultivierung als auch die Sterilisation berücksichtigt, wird eine automatische PID-Regelung verwendet, und der Schwankungsregelbereich der Kultivierungstemperatur beträgt ±0,1 °C.
2. Kontrolle des pH-Wertes im Bioreaktor
Der pH-Wert der Fermentationsbrühe ist ein umfassendes Spiegelbild der Acidität und Alkalität verschiedener biochemischer Reaktionen während des Fermentationsprozesses.
Es gibt zwei Formen der pH-Wert-Zugabe: Fließzugabe und Zutropfen. Das pH-Kontroll- und Zuführsystem besteht hauptsächlich aus einer peristaltischen Pumpe (oder einem anderen Fördersystem) und einem Wägesystem.
Neben dem Wägesystem werden diese Steuerungssysteme stark von der Druckdifferenz zwischen Biofermentern beeinflusst, einschließlich der durch den Flüssigkeitsspiegel verursachten Druckänderungen. Auch das Wägesystem wird von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels beeinflusst, hängt also von der Fermentergröße, dem Verhältnis von Durchmesser zu Höhe und der Nutzung ab.
Gegenwärtig besteht die pH-Steuervorrichtung aus einer peristaltischen Säurezugabepumpe und einer peristaltischen Alkalizugabepumpe. Wenn der pH-Wert über dem eingestellten Wert liegt, startet das System automatisch die säuernde Peristaltikpumpe und fördert die saure Flüssigkeit zeitproportional bis zum eingestellten Wert in den Gärbehälter. Wenn der pH-Wert unter dem eingestellten Wert liegt, starten Sie die peristaltische Alkalipumpe zur Einstellung.