In der Biotechnologie beginnen viele Innovationen im Labor:
Mikroorganismen produzieren Enzyme, erzeugen neuartige Verbindungen oder entwickeln einen industriellen Prozess.
In kleinen Reaktoren funktioniert alles reibungslos. Doch beim Übergang zur industriellen Produktion stellt sich eine zentrale Herausforderung:
Wie lässt sich ein Fermentationsprozess skalieren, ohne an Effizienz oder Qualität einzubüßen?
Wenn Ihre Antwort „durch Fermentationsskalierung“ lautet, dann liegen Sie goldrichtig.
Die Fermentationsskalierung ermöglicht es, das Produktionsvolumen zu steigern und dabei die optimalen Prozessbedingungen beizubehalten.
Schritte der Skalierung:
Labor (1–10 l): Optimierung des Mikroorganismus, des Nährmediums und der grundlegenden Parameter.
Pilotanlage (10–50 l): Validierung des Prozesses in größeren Volumina und Erkennung von Problemen.
Industrielle Produktion (ab 100 l): Fermenter, die für einen stabilen Betrieb und die Produktion großer Mengen ausgelegt sind.
Wir müssen jedoch bedenken, dass eine Skalierung eine Reihe von Herausforderungen mit sich bringt.
Mit zunehmendem Reaktorvolumen ergeben sich erhebliche Herausforderungen:
Sauerstoffübertragung (kLa): Unverzichtbar bei aeroben Fermentationen; hängt von der Belüftung und dem Rühren ab.
Durchmischung des Mediums: Vermeidung von Zonen mit Unterschieden hinsichtlich Nährstoffen, Sauerstoff oder Temperatur.
Temperaturregelung: Es kommt zu einer Anreicherung von Stoffwechselwärme; diese wird durch Kühlmäntel oder Wärmetauscher reguliert.
PH-Regelung: Entscheidend für die Produktstabilität; wird durch Sensoren und automatische Systeme geregelt.
Viele werden sich fragen:Wie können wir diese Herausforderungen bewältigen?
Man könnte also sagen, dass ein Großteil des Erfolgs von der Konstruktion des Bioreaktors abhängt: von seiner Geometrie und den verwendeten Materialien, von den Rühr- und Belüftungssystemen sowie von den Sensoren für die Automatisierung.
Eine geeignete Konstruktion gewährleistet stabile und reproduzierbare Prozesse, auch bei großen Produktionsmengen.
in weiterer äußerst wichtiger Punkt ist die Pilotanlage.
Pilotanlagen ermöglichen es:
- den Prozess in größerem Maßstab zu validieren,
- die Betriebsparameter zu optimieren,
- Risiken zu minimieren, bevor in die industrielle Produktion investiert wird.
Dies ist ein entscheidender Schritt, um die Durchführbarkeit jedes industriellen Bioprozesses sicherzustellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Skalierung eines Prozesses fortschrittliche Biotechnologie sowie eine auf effiziente, stabile und skalierbare Prozesse ausgerichtete Technik erfordert. Und davon verstehen wir bei der Techmi Group einiges: Seit mehr als 25 Jahren entwickeln wir industrielle Fermentationssysteme, von Pilotanlagen bis hin zu kompletten Produktionsanlagen.
Wir verwandeln Innovationen aus dem Labor in zuverlässige industrielle Lösungen.
Wenden Sie sich an unsere Ingenieure und erfahren Sie, wie Sie Ihren Bioprozess auf die nächste Stufe heben können.
