Erfahren Sie, wie die richtige Auswahl des Bioreaktors bereits im Labor die Skalierung biotechnologischer Prozesse auf große industrielle Produktionsmengen erleichtert.
Bioreaktoren sind ein wesentlicher Bestandteil der Biotechnologiebranche, sowohl bei der Entwicklung neuer Verfahren als auch bei deren anschließender Skalierung und Produktion.
Wenn wir jedoch an einen industriellen Bioreaktor mit großem Fassungsvermögen denken, neigen wir leicht dazu, uns nur auf die auffälligste Angabe zu konzentrieren: die Literzahl. Hinter einer Anlage dieser Größenordnung verbirgt sich jedoch etwas viel Wichtigeres: ein Prozess, der zuvor untersucht, kontrolliert, optimiert und hochskaliert werden musste.
En Techmi Group diseñamos y fabricamos biorreactores para acompañar las diferentes etapas de este recorrido, desde equipos destinados a laboratorio e I+D, pasando por soluciones de planta piloto, hasta biorreactores industriales de gran capacidad.
Bei der Techmi Group entwickeln und fertigen wir Bioreaktoren für die verschiedenen Phasen dieses Prozesses – von Geräten für Labor und Forschung und Entwicklung über Lösungen für Pilotanlagen bis hin zu industriellen Bioreaktoren mit großer Kapazität.
Der Weg bis zur Serienproduktion ist lang, aber mit der richtigen Ausrüstung für die Forschungsphase wird er einfacher.
Der Weg zur industriellen Produktion beginnt im Labor
In der Forschungs- oder Laborphase wird ein Großteil des Wissens gewonnen, das später die Entwicklung des Verfahrens in größerem Maßstab ermöglicht.
Hier wird das Verhalten der Kultur untersucht und es werden kritische Parameter wie Temperatur, pH-Wert, gelöster Sauerstoff (DO), Durchmischung oder Belüftung u. a. festgelegt.
Daher sollte die Auswahl einer guten Ausrüstung bereits in den ersten Phasen nicht nur als eine Anforderung des Labors betrachtet werden. Es handelt sich um eine Entscheidung, die sich auf die nachfolgenden Phasen des Projekts auswirken kann.
Ein Bioreaktor, mit dem sich die Prozessbedingungen angemessen steuern, aufzeichnen und reproduzieren lassen, liefert wertvolle Informationen für die spätere Skalierung.
Was bedeutet es, einen Prozess zu eskalieren, und wie geht man dabei richtig vor?
Mit steigendem Volumen ergeben sich neue Herausforderungen hinsichtlich des Sauerstofftransports, der Homogenität der Kultur, des Wärmeaustauschs, der Durchmischung, der Belüftung und der Steuerung der Prozessvariablen.
Daher sollte die Skalierung schrittweise angegangen werden.
Labor → Pilotanlage → Industrielle Produktion
Jede dieser Phasen liefert Informationen, die dabei helfen, die notwendigen Voraussetzungen für die nächste Skalierungsstufe festzulegen und Unsicherheiten zu verringern, bevor die industrielle Produktion aufgenommen wird.
Warum ist es wichtig, zwischen den Stufen eine Kontrollphilosophie beizubehalten?
Einer der Aspekte, den wir bei unseren Bioreaktoren besonders berücksichtigen, ist der Transfer zwischen den verschiedenen Maßstäben.
Die Arbeit im Labor mit Variablen, Kontrollstrategien und Automatisierungssystemen, die später auf Anlagen mit größerer Kapazität übertragen werden können, erleichtert den Transfer des während der Entwicklung erworbenen Wissens.
In die Techmi-Bioreaktoren können wir die Steuerung folgender Variablen integrieren:
- Temperatur
- pH-Wert
- Gelöster Sauerstoff (DO)
- Durchmischung
- Belüftung
- Zufuhr
- Entschäumer
- Füllstand und Druck, je nach Konfiguration
Hinzu kommen je nach Anforderungen und Umfang des Projekts SPS, HMI, Datenerfassung, Rezepturen, Automatisierung und SCADA-Systeme.
Das Ziel besteht nicht darin, dass sich ein Prozess in einem kleinen Reaktor und in einem industriellen Reaktor genau gleich verhält – denn die physikalischen Bedingungen ändern sich mit der Größenordnung –, sondern darin, über ausreichende Informationen, Kontrollmöglichkeiten und Anpassungsfähigkeit zu verfügen, um diesen Übergang fundiert zu gestalten.
Wenn der Prozess den industriellen Maßstab erreicht
Bei großen Stückzahlen gewinnt die Konstruktion der Anlagen noch mehr an Bedeutung.
Materialien, Geometrie, Rührsystem, Wärmeübertragung, Belüftung, Instrumentierung, Automatisierung, Reinigungs- und Sterilisationsmöglichkeiten sowie die Integration in die übrige Anlage sind Faktoren, die je nach Prozess untersucht werden müssen.
Bei Techmi entwickeln ausgelegt sind und entsprechend den Produktionsanforderungen konzipiert werden.
In dieser Größenordnung ist der Bioreaktor kein isoliertes Element mehr, sondern wird Teil eines industriellen Systems, in dem Hilfsanlagen, Rohrleitungen, Versorgungsleitungen, Automatisierung sowie die verschiedenen vor- und nachgelagerten Prozessstufen zusammenwirken müssen.
Die Vorteile der Skalierung mit Techmi
Unsere Philosophie basiert darauf, zunächst den Prozess zu verstehen und erst danach das Team zusammenzustellen.
Dies ermöglicht es uns, verschiedene Aspekte des Projekts zu bearbeiten: Verfahrenstechnik, Auswahl und Dimensionierung des Bioreaktors, Fertigung, Automatisierung, Integration, Installation und Inbetriebnahme.
Darüber hinaus ermöglicht die Verfügbarkeit von Lösungen für verschiedene Größenordnungen die Entwicklung eines schlüssigen technologischen Weges:
Entwickeln → validieren → skalieren → produzieren
Vom Bioreaktor für die experimentelle Entwicklung bis hin zu einer industriellen Anlage mit einem Fassungsvermögen von mehreren Tausend Litern – das Ziel ist es, dass jede Phase Erkenntnisse für die nächste liefert.
Eine gute Laborausstattung ist auch eine Investition in die zukünftige Produktion
In der Biotechnologie kann es einen entscheidenden Unterschied machen, bereits in den ersten Phasen an die industrielle Produktion zu denken.
Die Auswahl eines Bioreaktors, bei der ausschließlich die unmittelbaren Anforderungen des Labors berücksichtigt werden, kann später die für die Skalierung verfügbaren Informationen einschränken. Wenn man hingegen von Anfang an mit Anlagen arbeitet, die eine angemessene Kontrolle der kritischen Variablen, die Aufzeichnung der Prozessdaten und die Reproduzierbarkeit der Kulturbedingungen ermöglichen, schafft man eine solidere Grundlage für weiteres Wachstum.
Wenn wir also von unseren Bioreaktoren mit größerer Kapazität sprechen, meinen wir damit auch unsere kleinsten Anlagen.
Denn ein Bioreaktor im Pilotmaßstab ist nicht der Anfang des Prozesses: Er ist das Ergebnis all dessen, was man gelernt hat, bevor man so weit gekommen ist.
Bei der Techmi Group entwickeln wir Lösungen, die diesen Weg begleiten – von den ersten Tests bis hin zur industriellen Produktion.
Entwickeln Sie gerade einen neuen Bioprozess oder möchten Sie eine bestehende Produktion hochskalieren? Unser Team kann Ihnen dabei helfen, für jede Projektphase die passende Lösung zu finden.