مخمر

خزان التخمير

الموديل: سلسلة FMT

1. نظرة عامة على المنتج

خزان التخمير (المفاعل الحيوي) هو المعدات الأساسية في عمليات التخمير الحيوي، يوفر بيئة نمو مثالية مضبوطة للكائنات الدقيقة أو الخلايا أو الإنزيمات لتكوين المنتجات الأيضية وتراكمها. مزود بأنظمة دقيقة للتحكم في درجة الحرارة وتعديل pH ومراقبة الأكسجين المذاب والخلط ويعمل تحت ظروف معقمة صارمة. يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الدوائية والغذائية والكيميائية والوقود الحيوي.

الخصائص الرئيسية

• تصميم معقم بالكامل، SIP عند 121°C/0.1MPa
• تحكم دقيق بالحرارة ±0.2°C، تنظيم PID
• مراقبة آنية للأكسجين المذاب DO مع تحكم متسلسل تلقائي (سرعة/تهوية)
• مراقبة آنية لـ pH مع إضافة تلقائية للحمض/القاعدة
• خلط VFD، 50-800 دورة/دقيقة
• مراقبة الرغوة التلقائية وإضافة مضاد الرغوة
• متوافق مع GMP/FDA، 21 CFR Part 11

2. مبدأ العمل

التخمير الميكروبي

يوفر خزان التخمير ظروف زراعة مضبوطة (درجة الحرارة، pH، الأكسجين المذاب، العناصر الغذائية) تسمح للكائنات الدقيقة بالتضاعف بكثافة عالية وتكوين المستقلبات المستهدفة. يقوم نظام الخلط بتفتيت الهواء المعقم إلى فقاعات دقيقة، مما يزيد مساحة التلامس بين الغاز والسائل ويرفع كفاءة نقل الأكسجين (OTR). وتُمرَّر مياه التبريد أو البخار في السترة أو الملف الحلزوني للحفاظ على ثبات درجة الحرارة. تراقب أقطاب pH القيمة لحظياً وتضيف الحمض أو القاعدة تلقائياً للحفاظ على استقرار الأس الهيدروجيني. ويكشف نظام مضاد الرغوة الزبد ويضيف المادة المضادة آلياً لمنع خروج السائل من الخزان.

زراعة الخلايا

تعتمد زراعة الخلايا الحيوانية أو النباتية على تصميم خلط منخفض قوة القص (مضرب بحري أو مضرب أذن الفيل) للحد من الضرر الميكانيكي الذي يلحق بالخلايا. في زراعة الحاملات الدقيقة تلتصق الخلايا بسطح الحاملات وتنمو عليها، ويجب ضبط سرعة الخلط في نطاق يُبقي الحاملات معلقة بانتظام دون إلحاق الضرر بالخلايا. أما في نمط الزراعة بالترشيح فيُضاف وسط غذائي طازج باستمرار ويُصرف حجم مكافئ من الوسط بعد مروره بجهاز احتجاز الخلايا، بما يتيح الوصول إلى كثافة خلوية عالية.

التفاعل الإنزيمي

تحفز الإنزيمات الحرة أو المثبتة تحويل الركيزة إلى منتج داخل الخزان (المفاعل الإنزيمي). وتجري التفاعلات الإنزيمية عادة في ظروف معتدلة (حرارة وضغط المحيط) وبتخصصية عالية ونواتج ثانوية قليلة. تُستخدم صيغة الخزان المقلب مع الإنزيمات الحرة، بينما يمكن استخدام الطبقة المرصوصة أو الطبقة المميعة مع الإنزيمات المثبتة. ويجب ضبط درجة الحرارة وpH وتركيز الركيزة بدقة للحفاظ على فعالية الإنزيم وسرعة التفاعل.

3. تصنيف النظام

حسب طريقة الخلط

1. تخمر بالخلط الميكانيكي

2. تخمر بالرفع الهوائي

3. تخمر ذاتي الشفط

حسب الحجم

1. مختبري (5-50 لتر)

2. تجريبي (50-500 لتر)

3. إنتاجي (500-500000 لتر)

حسب التطبيق

1. تخمر ميكروبي

2. مفاعل خلايا حيوانية

3. مفاعل خلايا نباتية

4. مفاعل إنزيمي

4. المعلمات الفنية التفصيلية

المعلمات الأساسية

معلمات خزانات التخمير بالخلط الميكانيكي

الأبعاد

المواد

5. اختيار المكونات الأساسية

الخزان

من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS316L، والجدار الداخلي مصقول كهربائياً بخشونة Ra≤0.4 ميكرومتر بتصميم خالٍ من الزوايا الميتة. تتراوح نسبة الارتفاع إلى القطر (H/D) بين 2:1 و3:1 لضمان تلامس جيد بين الغاز والسائل وكفاءة خلط عالية. وتشمل المنافذ فتحة التفتيش وفتحة اليد ونافذة المراقبة ومنفذ الإضاءة لتسهيل التشغيل والفحص البصري. ويخضع الخزان لاختبار التعقيم الموضعي SIP عند 121°C لمدة 30 دقيقة لتأكيد الأداء المعقم.

نظام الخلط

مضارب متعددة الطبقات (توربين قرصي أو ريش مائلة أو مضرب بحري حسب الطلب)، وعمود الخلط مزوَّد بختم ميكانيكي مزدوج الوجه يضمن الاحتفاظ بالتعقيم. يقود المحرك بتردد متغير بسرعة قابلة للتعديل من 50 إلى 800 دورة/دقيقة. ويُحدَّد نوع المضرب وعدد طبقاته وفق عملية التخمير وحجم الخزان لتحقيق تشتيت جيد للغاز ونقل كتلي فعّال.

نظام التهوية

يدخل الهواء المعقم بعد مروره بفلتر 0.22 ميكرومتر من حلقة التهوية في قاع الخزان أو من أنبوب أحادي الفتحة. يُقاس التدفق بمقياس تدفق ويُضبط يدوياً أو آلياً. وتُجهَّز الخزانات الكبيرة بموزعات تضمن توزيع الفقاعات بانتظام. كما يُزوَّد منفذ العادم بمكثف وفلتر عادم 0.22 ميكرومتر لمنع التلوث المتبادل.

نظام التحكم بالحرارة

تُمرَّر مياه التبريد أو البخار في السترة أو السترة نصف الأنبوبية بتنظيم PID بدقة ±0.2°C. وتستخدم الخزانات الصغيرة تبريد السترة مع تسخين كهربائي، أما الخزانات الكبيرة فتجمع بين الملف الحلزوني والسترة. حساس الحرارة من نوع PT100 بإشارة خرج 4-20 mA. ويمكن تجهيز النظام بمبرد مياه أو برج تبريد حسب الموقع.

نظام التحكم

وحدات PLC من سيمنز أو AB مع شاشة لمس HMI مقاس 10-15 بوصة. مراقبة لحظية للحرارة وpH وDO والسرعة ومعدل التهوية والمستوى والرغوة. ضبط PID آلي مع ربط متسلسل للحرارة وpH وDO. إدارة وصفات تخزّن أكثر من 100 وصفة عملية. تسجيل البيانات وفق متطلبات 21 CFR Part 11 مع دعم المراقبة عن بعد والتكامل مع نظام SCADA.

6. مجالات التطبيق النموذجية

التخمير الصيدلاني

مضادات حيوية (بنسلين، إريثروميسين، جنتاميسين)، لقاحات (مُعطَّلة ومؤتلفة)، بروتينات مؤتلفة (إنسولين، إنترفيرون، أجسام مضادة وحيدة النسيلة)، أحماض أمينية (ليسين، حمض الجلوتاميك)، فيتامينات (فيتامين B12 وسلائف فيتامين C).

التخمير الغذائي

الزبادي ومشروبات بكتيريا حمض اللاكتيك، صلصة الصويا ومعاجين التوابل، جلوتامات أحادية الصوديوم والنوكليوتيدات المنكهة، البيرة والنبيذ، والسلالات السائلة للفطر الغذائي.

التخمير الكيميائي

أحماض عضوية (ستريك، لاكتيك، إيتاكونيك)، مستحضرات إنزيمية (أميليز، بروتياز، سيلولاز)، بلاستيك حيوي (PHA، PLA)، ومذيبات (أسيتون، بيوتانول، إيثانول).

الوقود الحيوي

الإيثانول الحيوي، الديزل الحيوي (عبر زراعة الطحالب الدقيقة)، تخمير الغاز الحيوي، وتخمير الهيدروجين.

7. معايير التصميم والشهادات

متوافق مع المعايير التالية

1. GMP

2. FDA 21 CFR Part 210/211

3. ASME BPE

4. ISO 9001/14001

5. CE

6. GB 150-2011

8. التكوينات الاختيارية المخصصة

9. شروط الضمان

10. التعبئة والتسليم

مدة التسليم: 90-180 يوم عمل للمعدات الجديدة (حسب الحجم)؛ و45-90 يوم عمل للمعدات المجددة.

11. المعلومات المطلوبة للاستفسار

للحصول على عرض سعر دقيق، يرجى توفير المعلومات التالية:

نوع الكائن الحي (بكتيريا / فطريات / خلايا)

اسم المنتج المستهدف

نمط عملية التخمير (دفعة / دفعة مغذاة / مستمر)

الحجم الفعال المطلوب (لتر)

حرارة وضغط التشغيل

متطلبات سرعة الخلط

متطلبات معدل التهوية

متطلبات التحكم في pH وDO

متطلبات المادة (SUS304 / SUS316L)

متطلبات التنظيف والتعقيم CIP/SIP

تفضيل نمط التحكم

الجهد والتردد المحليان

متطلبات مقاومة الانفجار (إن لزم الأمر)

تفضيل حالة المعدات: جديدة / مجددة

نطاق الميزانية وتفضيل العلامة التجارية

شروط التسليم وميناء الوصول