Ферментный реактор

Ферментный реактор

Техническая спецификация продукции

Модель: серия ENZ

Техническая спецификация продукции

1. Обзор продукции

Ферментный реактор — специализированное реакционное оборудование, в котором ферментативный катализ используется для эффективного превращения субстратов в целевые продукты в контролируемых условиях. По сравнению с химическим катализом ферментативный отличается мягкими условиями реакции, высоким каталитическим КПД и выраженной селективностью и широко применяется в фармацевтике, пищевой и химической промышленности. По форме существования фермента реакторы подразделяются на реакторы со свободным ферментом (с перемешиванием) и реакторы с иммобилизованным ферментом (насадочные / псевдоожиженного слоя / мембранные). Для поддержания каталитической активности фермента и скорости реакции требуется точное регулирование температуры, pH и концентрации субстрата, что обеспечивает высокоэффективную биоконверсию.

Основные особенности

• Высокая эффективность ферментативного катализа, мягкие условия реакции (нормальные температура и давление)
• Выраженная селективность, минимум побочных продуктов, высокая чистота продукта
• Точное поддержание температуры ±0,2°C для сохранения оптимальной активности фермента
• Онлайн-контроль pH с автоматической коррекцией
• Различные типы реакторов: с перемешиванием / насадочный / псевдоожиженного слоя / мембранный
• CIP/SIP — онлайн-мойка и стерилизация
• GMP, 21 CFR Part 11

2. Принцип работы

Реакция со свободным ферментом

Свободный фермент растворяется непосредственно в реакционной жидкости и контактирует с субстратом для протекания каталитической реакции. По окончании реакции фермент отделяется от продукта ультрафильтрацией или хроматографией. Обычно используется ёмкостный аппарат с перемешиванием, обеспечивающий равномерный контакт фермента с субстратом. Преимущество — высокая эффективность массопередачи, недостаток — невозможность повторного использования фермента. Подходит для случаев, когда фермент недорог или применяется однократно.

Реакция с иммобилизованным ферментом

Фермент закрепляется на носителе (смола, силикагель, мембрана, микросферы), и раствор субстрата пропускается через слой иммобилизованного фермента. Иммобилизованный фермент можно использовать многократно, что снижает затраты на фермент. Распространённые варианты: насадочный реактор (субстрат подаётся сверху и отводится снизу), реактор псевдоожиженного слоя (носитель находится во взвешенном состоянии в потоке жидкости) и мембранный реактор (фермент закреплён на поверхности или в порах мембраны).

Реакция в непрерывном потоке

Раствор субстрата непрерывно прокачивается через реактор с постоянным расходом, и продукт непрерывно отводится. Такой режим обеспечивает стабильное качество продукта и высокую эффективность использования оборудования, что подходит для крупномасштабного производства. Ключевой параметр — время пребывания, которое оптимизируется с учётом кинетики фермента.

3. Классификация систем

По форме существования фермента

1. Реактор со свободным ферментом (с перемешиванием)

2. Реактор с иммобилизованным ферментом (насадочный/псевдоожиженный/мембранный)

По способу ведения процесса

1. Периодический реактор

2. Реактор непрерывного действия

3. Полупериодический реактор с подпиткой

4. Подробные технические параметры

Основные параметры

Параметры по моделям

5. Выбор основных компонентов

Реакторный корпус

Нержавеющая сталь SUS316L, внутренняя поверхность электрополирована до Ra≤0,4 мкм. Оснащается рубашкой с терморегулированием, штуцерами датчиков pH и температуры, CIP-шаром, стерильным пробоотборным клапаном, интерфейсом SIP и смотровым стеклом для наблюдения за реакционной жидкостью.

Система перемешивания

Мешалка низкого сдвига минимизирует механическое повреждение фермента и носителя. Частотный привод, 20–500 об/мин: для свободного фермента применяется стандартная турбинная мешалка, для иммобилизованного — якорная, снижающая истирание носителя.

Система терморегулирования

Циркуляция охлаждающей или горячей воды через рубашку с ПИД-регулированием ±0,2°C. Ферментативные реакции очень чувствительны к температуре: точность регулирования напрямую влияет на активность фермента и скорость реакции. Устанавливается датчик PT100.

Система коррекции pH

Онлайн-электрод pH с автоматической дозировкой кислоты или щёлочи для поддержания заданного значения; прецизионные перистальтические насосы с точностью дозирования ±0,5%.

Система управления

ПЛК SIEMENS/AB, сенсорная панель HMI 7–12 дюймов. Мониторинг температуры, pH, растворённого кислорода, оборотов и расхода в реальном времени; управление рецептами и ведение журналов данных по 21 CFR Part 11.

6. Типичные области применения

Фармацевтический ферментативный катализ

Синтез хиральных препаратов, полусинтетические антибиотики, промежуточные продукты статинов, производные аминокислот, нуклеозидные препараты

Пищевой ферментативный катализ

Осахаривание крахмала, гидролиз лактозы, осветление соков, гидролиз жиров и масел, производство изомерных сахаров

Химический ферментативный катализ

Производство биодизеля, хиральное разделение, этерификация, полимеризация

7. Стандарты и сертификация

Соответствует следующим стандартам и сертификационным требованиям

1. GMP

2. FDA 21 CFR Part 210/211

3. ISO 9001/14001

4. CE

8. Опции индивидуальной комплектации

9. Гарантийные условия

10. Упаковка и поставка

Срок изготовления: новое оборудование — 60–120 рабочих дней; восстановленное — 30–60 рабочих дней.

11. Информация для запроса коммерческого предложения

Для подготовки точного коммерческого предложения, пожалуйста, укажите:

Тип фермента и тип реакции

Наименования субстрата и продукта

Предпочтительный тип реактора

Требуемый рабочий объём

Рабочая температура и диапазон pH

Способ ведения процесса

Требуется ли носитель

Требования CIP/SIP

Требования к материалам

Предпочтительный способ управления

Местное напряжение и частота

Состояние оборудования: новое/восстановленное

Условия поставки и порт назначения