發酵 | 生物反應器幫浦的選擇

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什麼是發酵？

發酵是將物質分解成更簡單的成分以產生特定化學物質的過程 and/or 介質的物理變化。它發生在稱為生物反應器（或發酵槽）的容器中，這些容器旨在維持培養有機物質的最佳環境。

最佳發酵環境的要求

如前所述，生物反應器是生物過程的核心，因為這是所有微生物和生物化學反應發生的地方。更具體地說，這是一種旨在為酶或整個細胞提供有效環境以將生化物質轉化為產品的容器。

有效的環境到底意味著什麼？

對於生物反應器而言，這意味著確保充足的氣體供應，維持正確的 pH 值和溫度，並提供營養物質、酸、鹼、消泡劑或氧氣以成功維持生長。為了執行所有這些功能，必須實施適當的泵浦技術。

生物製程工程師在選擇合適的幫浦時需要考慮以下因素：

由於流體黏度越高，對泵浦產生的力就越大，因此泵浦需要足夠堅固，此外還要配備能夠提供適當阻力扭矩的馬達。

一些流體對施加在其上的剪切力非常敏感，因此，合適的泵應確保輕柔的泵送運動，不會導致改變流體成分（即由於高剪切力而破壞流體中的細胞）。

由於無菌環境是決定無菌發酵是否成功的關鍵因素，因此有機物與硬體組件的接觸應僅限於符合最高衛生標準的零件。

準確、精確地將有機流體輸送到生物反應器是發酵過程的重要面向。可實現的準確度和精確度很大程度上取決於泵浦技術。為了達到盡可能好的準確度和精確度，校準和使用感測器可以幫助克服某些泵浦技術固有的限制。

泵浦在發酵過程中發揮的最重要的作用是調節進入生物反應器的許多關鍵成分。這包括測量和控制 pH 值、供應營養物質、測量壓力以及防止泡沫形成。

營養液供給幫浦 (1)

在生物過程中，微生物通常會消耗多種營養物質，包括水或高黏度葡萄糖溶液，這些營養物質透過幫浦輸送。此外，還需要提供各種進料曲線，以便幫浦能夠倍增流體供應，這在生物反應器中是理想的。

酸鹼泵 (2,3)

有時需要添加酸或鹼來維持生物反應器內所需的環境。這通常透過檢測設備內部的 pH 值來指示。這些物質透過管道和幫浦添加到培養容器中，但需要巧妙地達到其濃度。

消泡泵 (4)

泡沫通常是生物反應器發酵過程中不受歡迎的副作用，因為它會阻礙氣體的流動。在這種情況下，使用泵浦來控制泡沫的形成，如果需要的話，請泵入抗泡沫液以控制泡沫。

考慮到生物反應器的要求，理想的泵浦技術是蠕動泵浦。它們之所以脫穎而出，是因為它們能夠準確、輕柔地輸送液體（即使黏度很高），並能保持每種液體的完整性。此外，蠕動泵管是唯一與介質接觸的部件，因此使用高品質的管道更容易遵守高衛生標準。

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