الجمع بين خزان التخميركما intellectualized ومتكاملة معدات التخمير ، العديد من وحدات مستقلة من خلال التعاون في السيطرة على التخمير ، في مجال التصنيع البيولوجي ، وتجهيز الأغذية ، والهندسة البيئية ، وغيرها من المجالات تظهر مزايا تقنية كبيرة . وفيما يلي وصف مفصل من خمسة أبعاد : تحسين الكفاءة ، وتحسين التكلفة ، والمرونة التشغيلية ، وموثوقية البيانات ، وإدارة ذكية .

تحسين الكفاءة : عملية موازية لتسريع البحث والتطوير والإنتاج

تعدد المهام تجهيز متزامن

　　الجمع بين خزان التخميرالعديد من التجارب المستقلة التخمير أو دفعات الإنتاج يسمح ليتم تشغيلها في وقت واحد ، على سبيل المثال ، في مجال المستحضرات الصيدلانية البيولوجية ، وسائل الإعلام المختلفة الصيغ ، سلالة متحولة أو ظروف التخمر ( مثل درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، الأوكسجين المذاب ) يمكن اختبارها في وقت واحد ، وبالتالي تقصير كبير في عملية التحسين الفترة .

الحالة : المضادات الحيوية المنتجة المؤسسة فحص 20 نوعا من السلالات في وقت واحد من خلال الجمع بين خزان التخمير ، وتقصير فترة البحث والتطوير من 6 أشهر إلى 2 أشهر ، وتسريع تسويق المنتجات .

التخمير المستمر الدعم

جزء من نظام متعدد الوصلات يدعم نقل المواد بين خزانات التخمير ، التخمير المستمر أو دفعة تغذية التخمير يمكن أن تتحقق ، وبالتالي زيادة الغلة من المنتجات . على سبيل المثال ، في إنتاج الإيثانول من الخميرة ، إنتاج الإيثانول بنسبة أكثر من 30 ٪ عن طريق الحفاظ على كثافة عالية من الخلايا من خلال التغذية المستمرة .

عملية سريعة التضخيم

في عملية التضخيم من حجم المختبر ( على سبيل المثال ، 5 لتر ) على نطاق تجريبي ( على سبيل المثال ، 50 لتر ) ، متعدد خزان التخمير يمكن أن تعمل بشكل متزامن مع حجم مختلف من الدبابات ، والتحقق من استقرار العملية بسرعة ، والحد من خطر فشل التضخيم .

التكلفة الأمثل : كثافة الموارد للحد من النفقات التشغيلية

استخدام الفضاء * زيادة

تصميم مدمج : متعدد خزان التخمير يعتمد عمودي مكدسة أو تصميم وحدات ، والتي يمكن أن تستوعب المزيد من وحدات التخمير في نفس المنطقة . على سبيل المثال ، 10 5 لتر التقليدية تخمير يتطلب 10 م ² الفضاء ، في حين أن نظام متعدد فقط 3 م ² ، وتوفير 70 ٪ من تكلفة الموقع .

البنية التحتية المشتركة : مركزية إمدادات الغاز السائل وأنظمة التحكم يقلل من وضع الأنابيب والمعدات التكرار ويقلل من الاستثمار الأولي .

استهلاك الطاقة وتوفير المواد

دقة التحكم : الحد من هدر الطاقة من خلال رصد في الوقت الحقيقي وضبط النفس من المعلمات ( مثل درجة الحرارة ، سرعة التحريك ) . فعلى سبيل المثال ، تستخدم مؤسسة غذائية عدة خزانات تخمير لإنتاج الزبادي ، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 15 في المائة ، وفي الوقت نفسه يقلل من تقلب درجات الحرارة ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل الخردة بنسبة 20 في المائة .

إعادة تدوير المواد : بعض النظم لدعم الانتعاش وإعادة استخدام التخمير المصطنع ، والحد من استهلاك المواد الخام . على سبيل المثال ، في إنتاج الوقود الحيوي ، بقايا متوسطة يمكن استخدامها مرارا وتكرارا في الدفعة التالية من التخمير بعد معالجتها .

تقاسم تكاليف الصيانة

نظام مراقبة مركزية وموحدة تصميم مكونات تبسيط عملية الصيانة ، والحد من المخزون من قطع الغيار والصيانة . على سبيل المثال ، من خلال العديد من الشركات الكيميائية تخمر صيانة موحدة ، وتكاليف الصيانة السنوية بنسبة 40 في المائة .

المرونة التشغيلية : تلبية متطلبات عملية متنوعة

معلمة مستقلة السيطرة

كل خزان التخمير يمكن تعيين درجة الحرارة pH、 الأكسجين المذاب ، واثارة السرعة ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تتكيف مع مختلف الكائنات الحية الدقيقة أو المتطلبات التقنية . على سبيل المثال :

التخمير الهوائي : ارتفاع الأكسجين المذاب ( > 30 ٪ تشبع ) تعزيز نمو البكتيريا الهوائية .

التخمير اللاهوائي : انخفاض الأوكسجين المذاب ( أقل من 5 ٪ تشبع ) الحفاظ على البيئة اللاهوائية لإنتاج البوتانول أو حمض اللاكتيك .

عملية التبديل السريع

بعد التنظيف والتعقيم ، متعدد خزان التخمير يمكن التبديل إلى عملية مختلفة في غضون ساعات دون إعادة ترتيب المعدات . فعلى سبيل المثال ، استخدمت شركة للتكنولوجيا الحيوية نفس النظام لإنتاج الإنزيمات والمضادات الحيوية بالتناوب ، مما أدى إلى زيادة استخدام المعدات بنسبة 50 في المائة .

تصميم خزان شفاف ( الزجاج )

وعاء زجاجي يسمح مباشرة مراقبة عملية التخمير ، في الوقت المناسب الكشف عن التلوث ، رغوة أو هطول الأمطار ، والحد من خطر فشل التجربة . على سبيل المثال ، في مرحلة الفرز ، خزان شفاف يمكن التعرف بسرعة على التلوث الجرثومي ، وبالتالي تجنب فقدان الثقافة على نطاق واسع في وقت لاحق .

موثوقية البيانات : مراقبة دقيقة لضمان تكرار التجربة

على الخط رصد ردود الفعل في الوقت الحقيقي

عالية الدقة الاستشعار ( على سبيل المثال ، قطب الأوكسجين المذاب ، ودرجة الحموضة الكهربائي ) هي التي شنت على خزان التخمير متعددة ، في الوقت الحقيقي جمع البيانات وردود الفعل إلى نظام التحكم ، وضمان مجموعة من المعلمات تقلب < ± 1 ٪ . على سبيل المثال ، في خلية ثقافة ، تذبذب الأكسجين المذاب هو أقل من ± 5 ٪ ، الانحراف المعياري معدل نمو الخلايا انخفض إلى أقل من 5 ٪ .

التلقائي تسجيل وتتبع

النظام تلقائيا سجلات جميع المعلمات تخمر سجلات التشغيل ، ويدعم تصدير البيانات ومراجعة الحسابات تتبع لتلبية متطلبات برنامج الرصد العالمي على سبيل المثال ، منتج لقاح يبسط ادارة الاغذية والعقاقير عملية مراجعة الحسابات ، وتقصير فترة إصدار الشهادات من خلال وظيفة تسجيل إلكتروني متعدد المخمرة .

الحد من الأخطاء البشرية

التحكم الآلي يمكن القضاء على الاختلافات في التشغيل اليدوي ، وتحسين الاتساق في التجربة . على سبيل المثال ، في تنظيم درجة الحموضة ، ودرجة الحموضة تقلب انخفض من ± 0.5 إلى ± 0.1 في حمض / قاعدة التلقائي نظام التغذية ، مما أدى إلى زيادة كبيرة في نقاء المنتج .

الإدارة الذكية : نظام متكامل لتحسين كفاءة التشغيل

منصة التحكم المركزية

من خلال شاشة تعمل باللمس أو برامج الكمبيوتر المضيف ، وإدارة موحدة من جميع خزانات التخمير ، لتحقيق مجموعة من المعلمات ، والرصد عن بعد ، وعدم التنبيه . على سبيل المثال ، يمكن للمشغل في وقت واحد رصد حالة تشغيل 20 خزانات التخمير في غرفة التحكم ، زمن الاستجابة هو تقصير إلى مستوى ثانية .

قاعدة بيانات منظمة العفو الدولية عملية التحسين

جزء من نظام يدمج قاعدة بيانات عملية آلة التعلم الخوارزمية تلقائيا يحسن المعلمات حسب البيانات التاريخية . على سبيل المثال ، شركة تستخدم منظمة العفو الدولية نموذج للتنبؤ أفضل تغذية الوقت ، وزيادة تركيز المنتجات المستهدفة ( مثل المضادات الحيوية ) بنسبة 25 في المائة .

وحدات توسيع القدرات

متعدد خزان التخمير يدعم توسيع وحدة التخمير أو ترقية وحدة وظيفية حسب الطلب ( على سبيل المثال ، على الخط الكشف عن زيادة الطيف ) لتلبية متطلبات عملية الترقية في المستقبل . على سبيل المثال ، في الوقت الحقيقي الكشف عن تركيز الأيضات في عملية التخمير يمكن أن تتحقق من خلال إضافة رامان الطيفي وحدة في مؤسسة بحثية معينة ، وبالتالي تسريع عملية التنمية .

تطبيق نموذجي المشهد والاستفادة المقارنة

تحسين الاستفادة من حل المشاكل التقليدية في مجال تطبيق خزان التخمير

فترة طويلة من الفرز ، وارتفاع مخاطر عملية التضخيم ، بالتوازي مع اختبار 20 + سلالات ، وسرعة قفل * تحسين عملية البحث والتطوير دورة تقصير 50 ٪ ، معدل النجاح بنسبة 30 ٪ .

هناك فرق كبير بين دفعات في صناعة المواد الغذائية ، وعدم استقرار المنتج ، ودرجة الحموضة / درجة الحرارة التي تسيطر عليها بشكل مستقل .

الهندسة البيئية ومعالجة مياه الصرف الصحي منخفضة الكفاءة ، وارتفاع استهلاك الطاقة التخمير المستمر + الأكسجين المذاب الأمثل ، وتحسين القدرة على التحلل الميكروبي كفاءة العلاج بنسبة 40 ٪ ، واستهلاك الطاقة بنسبة 15 ٪ .

تكرار البحث العلمي والتدريس تجربة سيئة ، والبيانات لا يمكن أن تتبع على الخط رصد + السجلات الإلكترونية ، وتلبية متطلبات المعايير الأكاديمية ، ورقة نشرت من خلال تحسين معدل الطلاب مهارات التشغيل

سابعاً - الاتجاهات المستقبلية

التصغير و تدفق عالية : تطوير microuplified متعددة جنبا إلى جنب مع خزان التخمير microfluidic التكنولوجيا لتحقيق تجربة موازية على نطاق واسع ، وتسريع البحوث البيولوجيا التركيبية .

التصنيع الأخضر : دمج مصادر الطاقة المتجددة ( مثل الطاقة الشمسية ) و نظام استرداد الحرارة من النفايات ، والحد من انبعاثات الكربون ، مع مكافأة نهاية الخدمة ( البيئة ، المجتمع ، والإدارة ) المعايير .

الرقمية التوأم : توقع عملية التخمير من خلال المحاكاة الافتراضية ، والحد من عدد من التجارب العملية ، وزيادة خفض التكاليف والوقت المدخلات .

من خلال الاستفادة من الكفاءة ، والتكلفة ، والمرونة ، والبيانات intelligentization ، multiunit تخمير أصبحت المعدات الأساسية الحديثة في التصنيع البيولوجي .