Ферментер
Ферментация
Ферментёр
Техническая спецификация продукции
Модель: Серия FMT
1. Обзор продукции
Ферментёр (биореактор) — ключевое оборудование биотехнологических процессов: он создаёт для микроорганизмов, клеток или ферментов контролируемую оптимальную среду, в которой происходит синтез и накопление целевых метаболитов. Ферментёр оснащён системами точного контроля температуры, регулирования pH, онлайн-мониторинга растворённого кислорода (DO), перемешивания и стерильной аэрации, что обеспечивает стабильную работу в строгих асептических условиях. Широко применяется в фармацевтике (антибиотики, вакцины, рекомбинантные белки), пищевой промышленности, химической отрасли и производстве биотоплива.
Основные особенности
- Полностью асептическая конструкция, SIP-стерилизация 121°C/0,1 МПа — гарантированная стерильность
- Точный контроль температуры ±0,2°C, ПИД-регулирование
- Онлайн-мониторинг DO с каскадным управлением
- Онлайн-мониторинг pH с автоматической дозировкой кислоты/щёлочи
- Привод мешалки с частотным регулированием, 50–800 об/мин, подбирается под конкретный процесс
- Онлайн-детектирование пены и автоматическое дозирование пеногасителя
- Соответствие GMP/FDA, 21 CFR Part 11
2. Принцип работы
Микробная ферментация
Ферментёр обеспечивает оптимальные условия (температура, pH, DO, питательные вещества) для роста микроорганизмов и синтеза целевых метаболитов. Система перемешивания диспергирует стерильный воздух в виде мелких пузырьков, увеличивая площадь контакта газ–жидкость и эффективность переноса кислорода (OTR). Рубашка или змеевик с охлаждающей водой/паром поддерживают постоянную температуру, pH-электрод ведёт непрерывный контроль с автоматическим дозированием кислоты и щёлочи.
Клеточная культура
Культура животных и растительных клеток ведётся при низкосдвиговом перемешивании (мешалки судового типа, «слоновье ухо»), чтобы свести к минимуму механическое повреждение клеток. При культивировании на микроносителях скорость перемешивания подбирается так, чтобы микроносители оставались равномерно взвешенными, не повреждая клетки. В перфузионном режиме свежая среда подаётся непрерывно, а равный объём культуры удаляется через устройство удержания клеток, что обеспечивает культивирование с высокой плотностью.
Ферментативная реакция
Свободные или иммобилизованные ферменты катализируют превращение субстрата в продукт в мягких условиях (при атмосферном давлении и умеренной температуре) с высокой специфичностью и минимумом побочных продуктов. Для свободных ферментов применяется аппарат с перемешиванием, для иммобилизованных — насадочная или псевдоожиженная колонна. Температура, pH и концентрация субстрата требуют точного контроля для поддержания активности фермента и скорости реакции.
3. Классификация системы
По способу перемешивания
1. Механически перемешиваемый ферментёр
2. Эрлифтный ферментёр
3. Самовсасывающий ферментёр
По объёму
1. Лабораторный (5–50 л)
2. Пилотный (50–500 л)
3. Производственный (500–500000 л)
По назначению
1. Микробный ферментёр
2. Биореактор для клеток животных
3. Биореактор для клеток растений
4. Ферментный реактор
4. Подробные технические параметры
Основные параметры
| Параметр | Спецификация |
|---|---|
| Модель | FMT-5 / FMT-50 / FMT-500 / FMT-5000 / FMT-50000 |
| Рабочий объём | 5–50000 л |
| Рабочее давление | 0,05–0,15 МПа (расчётное 0,3) |
| Рабочая температура | 5–130°C (культивирование/стерилизация) |
| Скорость перемешивания | 50–800 об/мин (частотное регулирование) |
| Расход воздуха | 0,5–2,0 VVM |
| Диапазон pH | 2,0–12,0 |
| Диапазон DO | 0–100% |
Параметры ферментёров
| Модель | Объём(л) | Скорость | Воздух(VVM) | Двигатель(кВт) |
|---|---|---|---|---|
| FMT-5 | 3,5 | 50–800 | 0,5–2,0 | 0,37 |
| FMT-50 | 35 | 50–500 | 0,5–2,0 | 0,75 |
| FMT-500 | 350 | 50–300 | 0,5–1,5 | 3,0 |
| FMT-5000 | 3500 | 30–200 | 0,5–1,5 | 11 |
| FMT-50000 | 35000 | 20–150 | 0,3–1,0 | 55 |
Габариты
| Модель | Диаметр(мм) | Высота корпуса(мм) | Общая высота(мм) |
|---|---|---|---|
| FMT-5 | 150 | 300 | 800 |
| FMT-50 | 350 | 700 | 1500 |
| FMT-500 | 800 | 1600 | 3500 |
| FMT-5000 | 1800 | 3600 | 6500 |
| FMT-50000 | 4000 | 7000 | 12000 |
Материалы
| Компонент | Материал | Описание |
|---|---|---|
| Корпус | SUS316L | Электрополировка Ra≤0,4 мкм |
| Рубашка | SUS304 | Цельная/полутрубная |
| Вал мешалки | SUS316L | Двойное механическое уплотнение |
| Уплотнения | Силикон/EPDM/PTFE | FDA, −20…200°C |
5. Выбор основных компонентов
Корпус
SUS316L с электрополировкой Ra≤0,4 мкм, конструкция без мёртвых зон; H/D = 2:1–3:1; люки, смотровые стёкла и патрубки для удобства обслуживания; SIP-валидация при 121°C/30 мин.
Система перемешивания
Многоярусные мешалки (дисковая турбинная/лопастная/судового типа — по выбору), двойное торцевое уплотнение вала для сохранения стерильности, частотный привод 50–800 об/мин.
Система аэрации
Стерильный воздух проходит через стерилизующий фильтр 0,22 мкм и подаётся через барботёр; на выхлопе устанавливаются конденсатор и фильтр 0,22 мкм для предотвращения перекрёстного загрязнения.
Система терморегуляции
Рубашка или змеевик с охлаждающей водой/паром, ПИД-регулирование с точностью ±0,2°C, датчики PT100 с выходом 4–20 мА.
Система управления
ПЛК SIEMENS/AB с сенсорной HMI-панелью 10–15 дюймов; автоматическое ПИД-регулирование температуры, pH и DO; хранение более 100 технологических рецептов; регистрация данных в соответствии с 21 CFR Part 11, интеграция со SCADA.
6. Типичные области применения
Фармацевтика
Антибиотики (пенициллин, эритромицин, гентамицин), вакцины, рекомбинантные белки (инсулин, интерферон, моноклональные антитела), аминокислоты, витамины
Пищевая промышленность
Йогурт и кисломолочные напитки, соевый соус, глутамат натрия, пиво, жидкая грибница
Химия
Органические кислоты (лимонная, молочная), ферментные препараты, биопластики (PHA, PLA), растворители
Биотопливо
Биоэтанол, биодизель (культура микроводорослей), биогаз, водород
7. Стандарты проектирования и сертификация
Соответствует стандартам
1. GMP
2. FDA 21 CFR Part 210/211
3. ASME BPE
4. ISO 9001/14001
5. CE
6. GB 150-2011
8. Дополнительные конфигурации
| Опция | Подробности |
|---|---|
| Объём | 5–50000 л |
| Тип мешалки | Дисковая турбинная/лопастная/судового типа/ленточная |
| Уплотнение вала | Двойное торцевое/магнитное приводное |
| Терморегуляция | Рубашка/Змеевик/Электро |
| pH | Онлайн + авто |
| DO | Онлайн + каскад |
| Пена | Датчик + автоматическое дозирование пеногасителя |
| Подача | Одно-/многоканальные перистальтические насосы, автоматическая подпитка |
| Отбор проб | Стерильный/проточный клапан отбора проб |
| CIP/SIP | Мойка CIP/стерилизация SIP на месте |
| Управление | Ручное/ПЛК/DCS |
| Взрывозащита | Ex d IIB T4 |
9. Гарантийные условия
| Статус | Гарантия | Объём |
|---|---|---|
| Новое | 12 мес. | Корпус, перемешивание, терморегуляция, управление, датчики |
| Восстановленное | 6 мес. | Перемешивание, управление, датчики |
10. Упаковка и доставка
| Позиция | Упаковка |
|---|---|
| Основной блок | Антикоррозийная обработка, плёночное упаковывание, крепление в деревянной обрешётке |
| Датчики | Антивибрационная упаковка |
| Электрощит | Влагозащитная упаковка |
| Документация | Водонепроницаемый пакет |
Срок изготовления: новое оборудование — 90–180 рабочих дней (в зависимости от объёма); восстановленное — 45–90 рабочих дней.
11. Информация для запроса
Для подготовки коммерческого предложения просим указать:
Тип организма
Целевой продукт
Режим ферментации
Объём
Температура и давление
Скорость перемешивания
Аэрация
pH и DO
Материал
CIP/SIP
Управление
Напряжение/частота
Взрывозащита
Новое/Восстановленное
Бюджет
Условия доставки