Scopri come una corretta scelta del bioreattore in laboratorio faciliti il passaggio dei processi biotecnologici a grandi volumi di produzione industriale.
I bioreattori sono una componente fondamentale dell’industria biotecnologica, sia nello sviluppo di nuovi processi sia nella loro successiva scalabilità e produzione.
Tuttavia, quando pensiamo a un bioreattore industriale di grande capacità, è facile concentrarsi esclusivamente sul dato più evidente: i litri. Dietro un impianto di grandi dimensioni si nasconde qualcosa di molto più importante: un processo che ha dovuto essere preventivamente studiato, controllato, ottimizzato e scalato.
Noi di Techmi Group progettiamo e produciamo bioreattori per accompagnare le diverse fasi di questo percorso, dalle apparecchiature destinate al laboratorio e alla ricerca e sviluppo, passando per le soluzioni per impianti pilota, fino ai bioreattori industriali di grande capacità.
Il percorso che porta alla produzione su larga scala è lungo, ma con gli strumenti adeguati per la fase di ricerca diventa più semplice.
Il percorso verso la produzione industriale inizia in laboratorio
La fase di ricerca o di laboratorio è il momento in cui si acquisisce gran parte delle conoscenze che consentiranno in seguito di sviluppare il processo su scala più ampia.
È qui che si studia il comportamento della coltura e si stabiliscono parametri critici quali la temperatura, il pH, l’ossigeno disciolto (DO), l’agitazione o l’aerazione, tra gli altri.
Per questo motivo, la scelta di un buon equipaggiamento sin dalle prime fasi non deve essere vista solo come un’esigenza di laboratorio. Si tratta di una decisione che può avere ripercussioni sulle fasi successive del progetto.
Un bioreattore che consenta di controllare, registrare e riprodurre adeguatamente le condizioni del processo fornisce informazioni di maggior valore per affrontare successivamente lo scale-up.
Cosa significa “scalare” un processo e qual è il modo corretto di farlo?
Con l’aumentare del volume emergono nuove sfide relative al trasferimento di ossigeno, all’omogeneità della coltura, al trasferimento termico, all’agitazione, all’aerazione e al controllo delle variabili di processo.
Per questo motivo, la scalata deve essere affrontata in modo graduale.
Laboratorio → Impianto pilota → Produzione industriale
Ciascuna di queste fasi consente di ottenere informazioni utili a definire le condizioni necessarie per la fase successiva e a ridurre le incertezze prima di passare alla produzione industriale.
Perché è importante mantenere una filosofia di controllo tra una tappa e l’altra?
Uno degli aspetti a cui prestiamo particolare attenzione nei nostri bioreattori è il trasferimento tra le diverse scale.
Lavorare in laboratorio con variabili, strategie di controllo e sistemi di automazione che possano essere successivamente trasferiti ad apparecchiature di maggiore capacità facilita il trasferimento delle conoscenze acquisite durante lo sviluppo.
Nei bioreattori Techmi è possibile integrare il controllo di variabili quali:
- Temperatura
- pH
- Ossigeno disciolto (DO)
- Agitazione
- Aerazione
- Alimentazione
- Antischiuma
- Livello e pressione, a seconda della configurazione
A ciò si possono aggiungere PLC, HMI, sistemi di registrazione dati, ricette, automazione e sistemi SCADA, a seconda delle esigenze e delle dimensioni del progetto.
L’obiettivo non è che un processo si svolga esattamente allo stesso modo in un reattore di piccole dimensioni e in uno industriale — poiché le condizioni fisiche variano a seconda della scala —, bensì disporre di informazioni, controllo e capacità di adattamento sufficienti per effettuare tale transizione in modo ragionato.
Quando il processo raggiunge la scala industriale
Quando si tratta di grandi volumi, la progettazione dell’impianto assume un’importanza ancora maggiore.
I materiali, la geometria, il sistema di agitazione, il trasferimento termico, l’aerazione, la strumentazione, l’automazione, le possibilità di pulizia e sterilizzazione o l’integrazione con il resto dell’impianto sono fattori che devono essere valutati in funzione del processo.
Noi di Techmi sviluppiamo bioreattori industriali di grande capacità, progettati in base alle esigenze di produzione.
A questi livelli, il bioreattore smette di essere un elemento isolato per diventare parte integrante di un sistema industriale in cui devono coesistere apparecchiature ausiliarie, tubazioni, servizi, sistemi di automazione e le diverse fasi precedenti e successive del processo.
I vantaggi di lavorare sul ridimensionamento con Techmi
La nostra filosofia si basa sul comprendere prima il processo e poi definire il team.
Questo ci permette di occuparci di diversi aspetti del progetto: ingegneria di processo, selezione e dimensionamento del bioreattore, produzione, automazione, integrazione, installazione e messa in funzione.
Inoltre, disporre di soluzioni per diverse scale consente di delineare un percorso tecnologico coerente:
Sviluppare → convalidare → scalare → produrre
Da un bioreattore destinato allo sviluppo sperimentale fino a un impianto industriale da migliaia di litri, l’obiettivo è che ogni fase apporti conoscenze utili per quella successiva.
Una buona attrezzatura da laboratorio rappresenta anche un investimento nella produzione futura
Nel campo delle biotecnologie, pensare alla produzione industriale fin dalle prime fasi può fare una grande differenza.
Scegliere un bioreattore pensando esclusivamente alle esigenze immediate del laboratorio può limitare in seguito le informazioni disponibili per il passaggio su scala industriale. Al contrario, lavorare fin dall’inizio con apparecchiature che consentano di controllare adeguatamente le variabili critiche, registrare i dati di processo e riprodurre le condizioni di coltura getta basi più solide per continuare a crescere.
Per questo motivo, quando parliamo dei nostri bioreattori di maggiore capacità, ci riferiamo anche alle nostre apparecchiature più piccole.
Perché un bioreattore su scala di laboratorio non è l’inizio del processo: è il risultato di tutto ciò che si è imparato prima di arrivare a quel punto.
Noi di Techmi Group sviluppiamo soluzioni per accompagnare questo percorso, dalle prime prove fino alla produzione industriale.
Stai sviluppando un nuovo bioprocesso o hai bisogno di aumentare la produzione di un processo esistente? Il nostro team può aiutarti a definire la soluzione più adatta per ogni fase del progetto.