Was ist der Unterschied zwischen Batch- und kontinuierlichen Bioreaktoren?

Batch-Bioreaktoren

Kontinuierliche Bioreaktoren

Definition

Ein Batch-Reaktor ist ein geschlossenes Gefäßsystem ohne Einlass und Auslass für das Futter bzw. das Produkt, das alle für die Zellkultur oder mikrobielle Fermentation erforderlichen Komponenten enthält.

Kontinuierliche Reaktoren sind ein offenes System mit Einlass- und Auslassöffnungen, die die kontinuierliche Zugabe von frischem Wachstumsmedium, die Entfernung von Abfällen und die Wiederauffüllung mit Nährstoffen ermöglichen.

1

Der Bioprozess läuft weiter, bis die Nährstoffe verbraucht sind

Herstellung eines Nährstoffmatrixgleichgewichts (auch Nährstoffhomöostase genannt) für einen bestimmten Inhaltsstoff

2

Diese Strategie eignet sich für schnelle Experimente, etwa zur Stammcharakterisierung oder zur Optimierung von Nährmedien

Besonders nützlich in Situationen, in denen überschüssige Nährstoffe zu einer Hemmung führen würden, beispielsweise aufgrund der Ansammlung von Toxinen oder Überhitzung.

3

Kurze Dauer

Reduziert die Produkthemmung und erhöht die räumliche und zeitliche Ausbeute

4

Geringeres Kontaminationsrisiko, da keine Nährstoffe hinzugefügt werden

Längere Inkubationszeiten erhöhen zudem das Risiko einer Kontamination und langfristiger Veränderungen der Kultur.

5

Konstante Dichte an Mikroorganismen oder Zellkolonien

Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer konstanten Koloniedichte über einen längeren Zeitraum

6

Einfacher zu verwalten

Erhöhtes Risiko einer Kontamination und/oder genetischen Veränderung

7

Zur Rückverfolgbarkeit wird das Chargenmaterial getrennt

Produkte aus kontinuierlichen Prozessen können zur Rückverfolgbarkeit nicht sauber in Chargen getrennt werden

8

Der Prozess wird immer wieder durch Reinigungs- und Sterilisationsschritte unterbrochen und Biomasse entsteht nur stufenweise

Reduziert die Reinigungs-, Sterilisations- und Handhabungszeit des Behälters

9

Begrenzte Biomasse und Produktausbeute

Erreichen Sie maximale Produktivität und höhere Effizienz.

10

Mikroorganismen verzeichnen kein exponentielles Wachstum über lange Zeiträume, da die Kohlenstoffquelle und/oder der Sauerstofftransfer oft limitierende Faktoren sind

Bei kontinuierlichen Verfahren können die zeitlichen und räumlichen Ausbeuten von Bioreaktoren im Vergleich zu Fed-Batch-Verfahren noch weiter gesteigert werden

11

Steigende Sauerstoffkonzentrationen erfordern eine komplexe Verwaltung und Kontrolle dieser Parameter (Erhöhung der Rührgeschwindigkeit, des Gasflusses, des Sauerstoffanteils im Gasgemisch oder des Drucks).

Kontinuierliche Prozesse sind ideal für ein besseres Prozessverständnis, da alle Prozessparameter im Normalbetrieb der Anlage konstant bleiben

12

Produkte werden mit Nährstoffen, Reagenzien, Zelltrümmern und Toxinen vermischt

Kontinuierliche Fließproduktion, keine Vermischung des Produkts mit Nährstoffen, Reagenzien, Zelltrümmern und Toxinen.

13

Möglicherweise handelt es sich um eine Batch-Lagerung für die Weiterverarbeitung

Es ist keine Chargenlagerung erforderlich und alle Reaktionsstoffe sind relativ konsistent.

14

Wenn sich Kolonien vermehren und Nährstoffe verbraucht werden, nimmt die Konzentration der Organismen zu und die Konzentration der Nährstoffe ab, was keine Referenzdaten für einen stabilen Stoffwechsel liefert.

Bietet einen stabilen Zustand für Stoffwechselstudien, wenn die Summe vieler Elemente Null ergibt.

15

Kleine Produktmengen sind möglich
erhalten. Die Produktionsrate beträgt normalerweise
weniger als 5x10⁵kg/Jahr.

Große Mengen an Produkten sind
erhalten.

16

Wenn die Fouling-Erwartungen groß sind
als Batch-Prozesse werden bevorzugt

Wenn Verschmutzungen beseitigt werden können, dann
Es wird ein kontinuierlicher Prozess gewählt.

17

Kostengünstige Ausrüstung. (Selbst wenn
Sonderausstattungen sind
konstruiert.)

Hohe Kosten für Ausrüstung

18

Einfacher zu kontrollieren und zu warten
Verfahren

Schwer zu kontrollieren, erfordert
ausgefeiltes Steuerungssystem.

19

Kleine Arbeitskräfte erforderlich

Große Arbeitskräfte werden benötigt. (Wenn nicht
vollautomatisch).

20

Pharmazeutika, Spezialitäten
Chemikalien.

Erdölindustrie, Düngemittel
Industrie.