バイオリアクターは、生物学的反応を可能にするデバイスです。バイオリアクターには、植物細胞バイオリアクター、藻類バイオリアクター、哺乳類細胞バイオリアクターなどがあります。製品を十分に発酵させる場合は、プロセスパラメーターを厳密に制御する必要があります。今日は温度制御とPH値制御についてお話します。
1.バイオリアクターの温度制御
バイオリアクターの温度は、発酵プロセス中の酵素反応の速度と培地への酸素の溶解度に影響を与えます。これは、細菌の増殖、抗生物質の合成、および溶存酸素と密接に関連しています。バイオリアクターの温度制御には、主に加熱と冷却の制御が含まれます。加熱能力はプロセスによって計算されます。冷却能力とは、加熱または滅菌後、指定された冷却時間で必要な冷却能力を指します。
バイオリアクターの温度制御は、ヒーターと冷却水ソレノイドバルブで構成されています。発酵槽内の温度が一定の設定値よりも低い（または高い）場合、システムは自動的にヒーター（または冷却水電磁弁）をオンにします。
パイプラインの長さ、中圧、圧力損失を計算するだけで、熱交換管の直径を決定でき、次に制御バルブの直径を決定できます。コントロールバルブの直径は、主なパラメーターとして培養温度のコントロール変動に基づいています。培養温度の制御変動量をパラメータとして計算する場合、60％〜80％の開放度を安定値として設定できることが多い。滅菌加熱時間を考慮すると、値を低くすることができ、培養温度制御の変動が大きくなります。
ホットジャケットとコールドジャケットを備えた温度制御システムでは、上記のプロセスパラメータが適切に計算されれば、パラメータ制御は比較的正確であり、プロセスパラメータはソアリングカーブの計算または経験的方法によって取得できます。培養と滅菌の両方を考慮したタンク温度制御では、PID自動制御を採用しており、培養温度の変動制御範囲は±0.1℃です。
2.バイオリアクターのpH値の制御
発酵ブロスのpHは、発酵プロセス中のさまざまな生化学反応の酸性度とアルカリ度を包括的に反映しています。
pH値の供給には、フロー添加とドロップ添加の2つの形式があります。 pH制御および供給システムは、主に蠕動ポンプ（または他の搬送システム）と計量システムで構成されています。
計量システムに加えて、これらの制御システムは、液面によって引き起こされる圧力変化を含む、バイオ発酵槽間の圧力差の影響を大きく受けます。計量システムも液面変動の影響を受けるため、発酵槽のサイズ、直径と高さの比率、使用量によって異なります。
現在、pH制御装置は酸添加蠕動ポンプとアルカリ添加蠕動ポンプで構成されています。 pH値が設定値よりも高い場合、システムは自動的に酸添加蠕動ポンプを始動し、設定値まで時間に比例して酸性液体を発酵タンクに供給します。 pHが設定値を下回ったら、アルカリ蠕動ポンプを始動して調整します。