Un bioreattore è un dispositivo che consente reazioni biologiche. I bioreattori hanno un bioreattore per cellule vegetali, un bioreattore per alghe, un bioreattore per cellule di mammifero ecc. Se il prodotto deve essere ben fermentato, i parametri di processo devono essere rigorosamente controllati. Oggi parleremo di termoregolazione e controllo del valore di PH.
1. Controllo della temperatura del bioreattore
La temperatura del bioreattore influenzerà la velocità della reazione enzimatica e la solubilità dell'ossigeno nel mezzo di coltura durante il processo di fermentazione, che è strettamente correlato alla crescita dei batteri, alla sintesi degli antibiotici e all'ossigeno disciolto. Il controllo della temperatura del bioreattore include principalmente il controllo del riscaldamento e del raffreddamento. La capacità di riscaldamento è calcolata dal processo. La capacità di raffreddamento si riferisce alla capacità di raffreddamento richiesta dopo il riscaldamento o la sterilizzazione e al di sotto del tempo di raffreddamento specificato.
Il controllo della temperatura del bioreattore consiste in un riscaldatore e un'elettrovalvola dell'acqua di raffreddamento. Quando la temperatura nel serbatoio di fermentazione è inferiore (o superiore) a un determinato valore impostato, il sistema accende automaticamente il riscaldatore (o l'elettrovalvola dell'acqua di raffreddamento).
Solo calcolando la lunghezza della tubazione, la pressione media e la perdita di carico, è possibile determinare il diametro del tubo di scambio termico e quindi il diametro della valvola di controllo. Il diametro della valvola di controllo si basa sulla fluttuazione di controllo della temperatura di coltura come parametro principale. Se la quantità di fluttuazione di controllo della temperatura di coltura viene utilizzata come parametro per il calcolo, il grado di apertura dal 60% all'80% può spesso essere impostato come valore stabile. Per tenere conto del tempo di riscaldamento della sterilizzazione, il valore può essere inferiore e la fluttuazione del controllo della temperatura della coltura sarà maggiore.
In un sistema di controllo della temperatura con camicia calda e fredda, se i parametri di processo sopra menzionati sono calcolati correttamente, il controllo dei parametri è relativamente accurato e i parametri di processo possono essere ottenuti mediante il calcolo della curva di ascesa o il metodo empirico. Nel controllo della temperatura della vasca che tiene conto sia della coltivazione che della sterilizzazione, viene utilizzato il controllo automatico PID e l'intervallo di controllo della fluttuazione della temperatura di coltivazione è ±0,1 °C.
2. Controllo del valore di pH del bioreattore
Il pH del brodo di fermentazione riflette in modo completo l'acidità e l'alcalinità di varie reazioni biochimiche durante il processo di fermentazione.
Esistono due forme di alimentazione del valore di pH: aggiunta di flusso e aggiunta goccia a goccia. Il sistema di controllo e alimentazione del pH è composto principalmente da una pompa peristaltica (o altro sistema di trasporto) e un sistema di pesatura.
Oltre al sistema di pesatura, questi sistemi di controllo sono fortemente influenzati dalla differenza di pressione tra i biofermentatori, comprese le variazioni di pressione causate dal livello del liquido. Anche il sistema di pesatura è influenzato dalla fluttuazione del livello del liquido, quindi dipende dalle dimensioni del fermentatore, dal rapporto tra diametro e altezza e dall'utilizzo.
Attualmente, il dispositivo di controllo del pH è costituito da una pompa peristaltica di addizione di acido e da una pompa peristaltica di addizione di alcali. Quando il valore del pH è superiore al valore impostato, il sistema avvia automaticamente la pompa peristaltica di aggiunta dell'acido, e alimenta il liquido acido nel serbatoio di fermentazione in modo proporzionale al tempo fino al valore impostato. Quando il pH è inferiore al valore impostato, avviare la pompa peristaltica alcalina per la regolazione.