Аппаратные решения для контроля и управления процессом культивирования

И на стадии проектирования, и в процессе эксплуатации ферментационного цеха перед исполнителями стоит задача обеспечить оптимальные условия для роста культур и получения максимального объема конечного продукта. То есть необходимо создать соответствующую производственную среду с возможностью поддерживать должный уровень температуры, рН, регулирования состава питательной среды для роста микроорганизмов.

Состав питательной среды всегда компонуется в соответствии с потребностями конкретного штамма-продуцента. Если производство действует в непрерывном режиме, то технолог концентрирует внимание на поддержании требуемых пропорций питательных веществ, а также кислорода в ферментере, а также на стабилизации уровня рН с помощью дозированного введения щелочи или кислоты.

При производстве метаболитов приходится сталкиваться более сложными проблемами, поскольку клетки штамма-продуцента по мере роста нуждаются в разных условиях, а питательная среда подготавливается в соответствии с фазой роста, уровнем активности, общем состоянии культуры. На этом этапе достаточно трудно перевести производство на непрерывный режим, потому что требуется постоянный контроль и коррекция условий.

Эти задачи отчасти позволяют решить современные биотехнологии. Разработчики предлагают ряд промышленных решений в виде экспресс-методов количественной оценки состояния живых клеток, состава и пропорций питательных веществ и метаболитов. Уже разработано и внедрено немало аппаратных решений, с помощью которых осуществляется перманентный контроль питательных сред и анализ состояния живых клеток в процессе культивирования.

Более высокую планку в этой сфере задали появившиеся относительно недавно биотехнологические анализаторы – приборы, позволяющие получать количественную информацию о культуральной среде и транслировать его пользователю в онлайн режиме. Приборы разработаны на базе биосенсоров, с помощью которых у технолога на руках оказываются точные результаты за считанные минуты.

Один из таких приборов – автоматический анализатор BioProfile FLEX модульного типа. С его помощью можно оперативно производить комплексный анализ клеточных культур и питательных биосред. Прибор может быть интегрирован с пятью автономными модулями, увеличивающими спектр проводимых измерений и работающих в автоматическом режиме.

Функциональные возможности прибора: отслеживание результатов работы биореактора; измерение уровня потребления и производства метаболитов, клеточной респирации, ингибиторов клеточного роста; построение программы подачи питательных веществ; корректировка в случае отклонений в работе датчиков; регулировка баланса электролитов; контроль уровня отходов жизнедеятельности.

Анализатор проводит все анализы очень быстро, экономя на каждом до получаса. В среднем, на одно измерение ему требуется не более двух минут. Для работы ему нужен всего лишь миллилитр образца. Он составляется отчет утвержденной формы, в котором отображаются результаты всех измерений.

С прибором очень легко работать – интерфейс очень понятен, что значительно упрощает работу пользователя.