补料分批发酵_百度百科
补料分批发酵
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补料分批发酵 又称“流加发酵”，是指在微生物分批过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但并不连续地向外放出发酵液的发酵技术，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术。
补料分批发酵定义
假设物料流入发酵罐的速率为 F in ，流出发酵罐的速率为 F ex ，则分批发酵时 F in = F ex = 0 ；连续发酵时 F in = F ex 1 0 ；而补料分批发酵时 F in 与 F ex 不恒定，是可变的，有时为 0 ，有时不为 0 。通常 F ex = 0 的单纯补料工艺是增体积操作，不断分次加入发酵基质或连续流加发酵基质，至发酵罐的体积不再适宜补料为止。所以发酵时间只是有限地延长。另一种 F ex 1 0 ，即定期从发酵罐中排出一定量的发酵液以便能进一步补加物料的补料分批发酵，称为重复循环工艺。
补料分批发酵优点
① 可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和分解代谢物阻遏作用。当代谢产物收率或其生产速率明显地受某种底物组分浓度影响（如用、甲醇、等作为发酵基组分而存在底物浓度的抑制）时，采用补料分批技术比分批发酵有利；
② 可以减少菌体生长量，提高有用产物的转化率；
③ 菌种的变异及杂菌污染问题易控制；
④ 便于自动化控制[1]
补料分批发酵应用
补料分批发酵，即称半连续发酵，是指在分批发酵过程中间歇或连续地补加新鲜培养基或某些营养物质的方法。其目前应用范围非常广泛，几乎遍及整个发酵行业。补料分批发酵的理论研究在20世纪70年代以前几乎是个空白，在早期的工业生产中，补料的方式非常简单，采用的方式就仅仅局限于间歇流加和恒速流加，控制发酵也是以经验为主。直到1973年日本学者Yoshida等人提出了“Fed-batch fermentation”这个术语，并从理论上建立了第一个数学模型，补料分批发酵的研究才进入理论研究阶段。其后，随着研究的不断深入，补料分批发酵在三个方面取得了重大的进展。近年来更随着理论研究和应用的不断深入，流加发酵的内容大大丰富了。
补料分批发酵和传统的分批发酵相比，流加发酵可以解除底物抑制、葡萄糖效应、代谢阻退等问题，得到较高的转化率、染菌和退化的概率小、对发酵过程可实现优化控制等优点。
．仪器信息网． [引用日期]
．仪器信息网2． [引用日期]
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发酵过程补料控制策略你研究
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发酵过程补料控制策略你研究
官方公共微信单抗生产中的发酵液澄清工艺
抗体治疗方式被认为是目前最为流行的重组蛋白治疗方式。抗体可以在细胞培养液中以可溶和较为稳定地形式被高水平地表达。使用哺乳动物细胞表达均一的人源化抗体已经被广泛应用，而细胞的去除和发酵液澄清对于后续工艺的开发具有非常重要的意义。
典型的发酵液澄清工艺
哺乳动物的培养细胞很容易受到剪切力的影响，容易破碎从而释放出蛋白酶和其他的宿主细胞蛋白，从而影响抗体的稳定性和纯度。此外，由于细胞培养基营养丰富，很容易染菌，从而造成蛋白和工艺设施的污染，所以处理时间对于细胞的去除和澄清也非常重要。离心和切向流过滤常被应用于工业中去除细胞，最近几年深层过滤的应用也越来越广泛。絮凝剂有时也被用来增强细胞去除和离心的效果。除菌过滤一般用作色谱柱之前细胞去除和澄清的最后一步。当前细胞去除和发酵液澄清的主要工艺结构如图1所示。
大规模动物细胞发酵液的常见澄清工艺
第一级深层过滤，第二级深层过滤、除菌过滤
工业上大多应用Disk-stack离心去除细胞及其碎片。Disk-Stack离心可以连续离心，提高处理量，缩短处理时间。图2为Disk-stack离心机的结构。
在离心工艺开发过程中，有很多参数需要优化，如补料的速度、离心机转速、滤饼层的去除频率等，这些参数会影响到细胞的稳定性、处理的时间以及抗体收率等。可用通过优化这些参数合理地使各种诉求达到平衡。
Disk-stack离心机结构(courtesyofWestfaliaInc.)
(1)进料，(2)排出口（轻相），(3)向心泵，(4)碟片，(5)储渣空间，(6)排渣口，(7)排渣活塞阀，(8)离心捕集器，(9)排出口（重相），(10)喷嘴，(11)计量注水/开启水，(12)定时器.
切向流过滤
切向流过滤也和离心一样被广泛应用于细胞上清的收集。切向流过滤的优势在于一步就可以得到无颗粒的细胞上清，不需要额外的过滤步骤。但是在滤膜表明形成的浓缩极化层会严重影响膜的处理量，成为切向流过滤的一个主要问题。此外，由颗粒引起的不可逆的膜堵塞会降低膜的使用寿命，成为另一个主要的问题。目前有很多关于削弱浓缩极化层的研究，比如利用转动膜板来增大膜表面附近的流速，从而将浓缩极化层洗掉，还有一种方法是利用周期性地反冲洗来洗掉极化层。
对于切向流过滤系统而言，通量和收率是两个必须要考虑的重要因素。通量决定着处理细胞发酵液所需要的膜面积，具有重要的经济意义。通量过高会加快膜的堵塞，降低膜的寿命，所以通量的优化非常重要。膜的化学性质和孔径对于通量和可清洗能力也具有非常重要的决定性作用。此外，膜的载量即单位膜面积所处理的发酵液体积也是一个很重要的参数，需要深入优化，膜的载量优化对工艺的放大具有非常重要的意义。
深层过滤指的是利用多孔介质从流动相中截留固体颗粒而不是表面截留，且一般介质表面都带有正电荷，可以通过静电吸附的方式来拦截杂质颗粒。原理如图
所示。当流体中颗粒较多时往往使用深层过滤。深层过滤介质一般由纤维素或聚丙烯纤维柱床、过滤介质（如硅藻土）和粘合剂（用于制作平整的界面）组成。由于离心不能完全去除细胞及其碎片，而切向流成本太高，所以深层过滤通常被用于离心之后，也可以单独用于细胞发酵液的澄清。由于深层过滤介质的孔径并不均一，所以在深层过滤之后会紧接一个除菌过滤工艺，以利于色谱柱的纯化。
深层过滤介质的过滤机理
深层过滤工艺的开发首先需要选择过滤介质，介质的化学性质、孔径、荷电性质是需要重点考虑的因素。在选择介质的过程中，滤出液的浊度和过滤后介质压力差的升高将作为两个重要的参数。另外一个选择介质的重要参数则是深层过滤之后再用除菌过滤的压力差变化。3M的深层过滤产品如图4所示，能提供从实验室小试、中试及大规模生产所需的不同尺寸的产品。
适用于不同规模的一体式深层过滤产品
对于细胞发酵液的澄清工艺，3M推荐的方案分别为单级深层过滤和双级深层过滤两种模式，可完全取代离心步骤，滤出液浊度小于10NTU，通量一般在100L/M2以上。具体选型方案如下图5所示。
细胞发酵液澄清工艺
此外，3M还具有带强电荷的ZB系列产品，可应用于对DNA或HCP的去除有特定需求的澄清工艺。
絮凝作用通过多种途径是发酵液中的小颗粒变为大颗粒从而增强后续的过滤效果。絮凝剂通过吸附小颗粒形成大颗粒，减少了堵塞膜孔的小颗粒，同时降低了颗粒的可压缩性，从而减小了滤饼层的过滤阻力。常用的絮凝剂有硅藻土和珍珠岩。但是向发酵液中加入这些土质的材料，对于原核表达的产品可能没有问题，但是对于干净的真核发酵液来说，可能有应用局限性。所以用深层过滤的方式固定这些材料常被用来澄清发酵液。
合适的细胞去除和澄清的工艺单元取决于生产规模以及工艺设施。大规模工艺的发展使得细胞去除和澄清工艺中蛋白的收率达到98%以上。目前，离心已经成为广受青睐的细胞去除方式（大于2000L的规模），Disk-stack离心容易清洁而且比很多大型的切向流
装置容易做无菌处理。但离心装置的使用必然会需要发酵液的二次澄清过程，另外，需要提供相关的验证资料，维护成本也相对较高。深层过滤由于其工艺更容易放大，成本更低，处理周期短，且一次性深层过滤工艺由于其操作更加灵活、简便，现以被越来越多地生物制药客户所接受。
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&我也回一篇，试着说说发酵工艺中补料的作用
补料分批培养(fed—batch
culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点：
(1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。
(2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。
(3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。
(4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。
(5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。
连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。
目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统
消毒(灭菌)工艺的优化
1、消毒又叫灭菌，但是又很多的区别在里面（可以上网搜索资料参考，很多的），我们在公司一般把它称为消毒。消毒其实又很多的学问在里面，一个好的消毒工可以达到一年内千分之一的染菌率，非常的厉害！！
2、发酵液经过消毒会遭到很大的破坏，所以首先需要控制消毒前的PH，而后控制消毒时的温度和时间（非常重要，有时候对发酵指标又很大的影响），在VB12发酵中，消毒的质量可以直接影响发酵的水平，从消后的指标就几乎能得出放罐时的指标。所以必须控制消毒的温度和时间。
3、消毒的方式的不同对发酵影响也很大，公司一般分实消（间断消毒）和连消两种，连消的发酵液质量较好，但是对设备仪器要求恨严格。实消操作简单，但是控制也不容易，对发酵噎破坏较大，因为它的升降温时间很长。对设备破坏较大，（震动和蛇罐等）。
4、现在出现一种是螺旋板换热器连续消毒，很方便也很经济。它的原理和连消鞳相似，只是它靠板式换热，不和蒸汽直接接触，而且它的消毒蒸汽冷凝水可以回流到原培养基进口处加热培养基，可以节约成本。而且可以控制培养基的体积。但是对设备的要求很严格（为了保证无菌要求），很少的设备公司能够做好这样的设备。
5、发酵的补料消毒可以通过调节好PH的几种料一起进行消毒，节约成本，如果部分的发酵中对几种物料的利用安比例进行，而且这些物料不发生任何反映，这样消毒既可以调节浓度控制蒸发量，又可以节约能源，一举两得。
6、部分得补料可以加入某种不容物质，消毒后再分开。保证设备的干净和无菌等，例如油里面可以加入其他的易溶于水的物质等，消毒后分水时可以把它分开。
7、消毒在保证无菌的前体下，还要考虑经济、对培养基破坏情况、操作方便（节省维修时间人员等）、工艺改进等等。
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