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Un biorreactor de 15000l es un recipiente y equipo a gran escala utilizado para el cultivo microbiano, el cultivo celular y otras aplicaciones de productos biológicos. Según los materiales y los métodos de mezcla, los biorreactores se clasifican en varios tipos.
Basado en materiales:
En cuanto a las cubas de biofermentación, generalmente están hechas de acero inoxidable debido a la alta resistencia a la corrosión, la durabilidad y la fácil sanidad del acero inoxidable, lo que garantiza la estabilidad y la seguridad de los procesos de fermentación. Algunas cubas de fermentación pueden utilizar materiales de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) para reemplazar el acero inoxidable. El PRFV tiene un costo menor, un peso más ligero y una buena resistencia a la corrosión, entre los cuales el PRFV es adecuado para la fermentación a pequeña escala.
Los fermentadores de plástico utilizan principalmente poliestireno (PS), polipropileno (PP) o tereftalato de polietileno (PET). Los plásticos son relativamente económicos y livianos, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren bajos costos y pequeños volúmenes.
Basado en métodos de mezcla:
Biorreactores mezclados:
En un biorreactor mezclado, un homogeneizador y un agitador mezclan el contenido. La transferencia de masa, la transferencia de calor y la transferencia de momento se mejoran al agitar. Además, los microorganismos mejoran la fermentación al digerir los nutrientes.
Biorreactores no mezclados:
Los biorreactores no agitados se basan en las corrientes de convección natural creadas por el gradiente de temperatura entre la cámara de fermentación calentada y el caldo de fermentación para mezclar el caldo. En comparación con los fermentadores agitados, los biorreactores no mezclados reducen la tensión de cizallamiento en las células, lo que los hace adecuados para productos como anticuerpos monoclonales y células de mamíferos.
Basado en formas:
Generalmente, los biorreactores redondos son populares. La forma redonda es uniforme en la distribución de tensiones, lo que facilita garantizar una fermentación consistente. Además, los biorreactores redondos tienen estructuras más simples, lo que facilita la limpieza y el mantenimiento.
Además del biorreactor redondo, existe un biorreactor cuadrado. La forma cuadrada facilita la utilización del espacio y ofrece una alta relación volumen de biorreactor a huella. Los biorreactores con forma rectangular también son más accesibles en la dirección longitudinal, lo que facilita operaciones como el mantenimiento de equipos y la extracción de productos.
Los biorreactores a gran escala, como un biorreactor de 15000l, vienen con una larga lista de especificaciones. Estas son algunas de ellas junto con sus requisitos de mantenimiento:
Diseño
Los usuarios deben inspeccionar con frecuencia el diseño general del biorreactor. Deben buscar cambios inesperados o signos de daño. Si notan algo atípico, deben realizar un examen o análisis exhaustivo del biorreactor para determinar la causa del problema. Si es necesario, también deben iniciar un proceso de reparación para abordar la preocupación específica. Esto garantizará la integridad, la funcionalidad y el rendimiento adecuado del sistema de biorreactores.
Sistema de control
Un sistema de control de biorreactores requiere verificaciones periódicas de fluctuaciones inesperadas en parámetros como pH, temperatura, presión y oxígeno disuelto. La investigación e identificación de problemas inmediata es esencial cuando ocurren estas desviaciones del sistema de control. Esto permite a los usuarios identificar las causas subyacentes y tomar medidas correctivas con prontitud. Al abordar los problemas de manera proactiva, los usuarios pueden mitigar los impactos potenciales en la funcionalidad del biorreactor y mantener la precisión y la confiabilidad del sistema de control.
Materiales de construcción
La limpieza es el principal requisito de mantenimiento para los materiales de construcción de un biorreactor de 15000l. La limpieza exhaustiva y regular ayuda a mantener la integridad y la biocompatibilidad de los materiales utilizados en la construcción del biorreactor. También evita la contaminación cruzada entre diferentes cultivos o procesos que pueden ocurrir dentro del biorreactor.
Escala y tamaño
Para mantener el rendimiento óptimo de la escala y el tamaño de un biorreactor grande, es necesario controlar los factores del entorno del cultivo. Esto incluye la temperatura, los nutrientes, los niveles de oxígeno y la acumulación de residuos. La monitorización y los ajustes regulares son esenciales para evitar cualquier cambio de escala o tamaño que pueda afectar negativamente el funcionamiento del biorreactor.
Limpieza y desinfección
La limpieza del biorreactor requiere procedimientos como la desinfección, la desgasificación y la esterilización. Estos métodos son esenciales para preservar la integridad del sistema, minimizar los riesgos de infección y garantizar la reproducibilidad de los resultados experimentales o de producción. Seguir los protocolos de limpieza correctos no solo protege la funcionalidad del biorreactor, sino que también apoya el éxito general de los procesos realizados dentro de estos sistemas.
Calibración
La calibración regular garantiza lecturas precisas de los sensores del biorreactor a lo largo del tiempo. Mantiene la confiabilidad en la medición y el control, apoyando en última instancia la integridad y el éxito de los procesos realizados dentro del sistema de biorreactores. La calibración también ayuda a identificar cualquier degradación o deriva potencial del sensor desde el principio, lo que permite intervenciones de mantenimiento oportunas para preservar la funcionalidad y el rendimiento óptimos del biorreactor.
Los biorreactores tienen un papel fundamental en una amplia gama de sectores y aplicaciones. A continuación, se muestran algunas de las áreas donde se utilizan estos enormes recipientes de fermentación.
Al seleccionar un biorreactor a gran escala, como un biorreactor de 15000l, para una aplicación específica, se deben considerar varios factores críticos.
Escala de producción
Primero, comprenda la escala de producción deseada y seleccione un tamaño de biorreactor correspondiente al volumen objetivo del producto (por ejemplo, proteína, anticuerpo, vacuna) que se va a producir.
Tipo de organismo
El sistema biológico elegido (por ejemplo, células de mamíferos, células microbianas, levadura) influye en el diseño, los requisitos y el volumen de trabajo del biorreactor. Asegúrese de que el tipo de biorreactor coincida con el sistema biológico específico para proporcionar un entorno adecuado para el crecimiento y la formación del producto.
Control y automatización
Considere el nivel de control y automatización requerido para el bioproceso. Evalúe la necesidad de parámetros como el pH, el oxígeno disuelto, la presión, el nivel de espuma y la monitorización y control de la temperatura. Investigue los sistemas de adquisición de datos automatizados que permiten la monitorización remota y la optimización del rendimiento del biorreactor.
Esterilidad y prevención de la contaminación
En las aplicaciones biofarmacéuticas, mantener la esterilidad y prevenir la contaminación es fundamental. Evalúe el diseño y las características del biorreactor, incluidas las conexiones estériles, para garantizar una prevención de la contaminación robusta y la garantía de esterilidad durante todo el proceso de producción.
Escalabilidad
Cuando se observan biorreactores grandes como uno de 15000l, es esencial pensar en la facilidad de escalado de unidades más pequeñas a unidades más grandes. El nuevo biorreactor debe coincidir bien con los más pequeños que ya están en uso con respecto a las tasas de crecimiento celular, la mezcla, el intercambio de gases y otros factores clave.
Costo y limitaciones presupuestarias
Los biorreactores grandes, como uno de 15000l, pueden tener altos costos de capital. Si bien la calidad es vital, también vale la pena considerar el costo inicial, los gastos operativos a lo largo del tiempo y el posible retorno de la inversión para alcanzar los objetivos de producción.
P1: ¿Qué tan escalable es un biorreactor de 15000l?
A1: Generalmente, los biorreactores son escalables. Sin embargo, escalar un biorreactor de 15000l de un tamaño pequeño a uno grande puede afectar parámetros como la transferencia de calor, la mezcla y la transferencia de gases.
P2: ¿Cuáles son las fuentes de energía en un biorreactor de 15000l?
A2: Los biorreactores a gran escala, como el de 15000l, suelen utilizar energía eléctrica para la agitación y otros sistemas de control automatizados. También pueden utilizar energía de gas para calefacción o como alimentación del reactor.
P3: ¿Cuáles son las tendencias en el mercado de biorreactores?
A3: Las tendencias recientes indican que el mercado de biorreactores está creciendo constantemente. Según un informe reciente, se espera que el mercado alcance entre 4 y 5 mil millones de dólares estadounidenses.
P4: ¿Cómo garantiza la seguridad un biorreactor de 15000l?
A4: Estos biorreactores garantizan la seguridad mediante la implementación de válvulas de alivio de presión, diseños a prueba de explosión y sistemas de apagado de emergencia. También priorizan la seguridad del operador mediante controles de acceso y capacitación en seguridad.