Bakterielle Fermentation
Bioreaktoren mit hohem Sauerstofftransfer für mikrobielle Fermentation mit hoher Zelldichte — Glas für die Entwicklung, Edelstahl für robuste Produktion — ausgelegt auf die intensive Belüftung und Wärmelast, die diese Kulturen verlangen.
Die Herausforderung
Rekombinante Proteine, Industrieenzyme und Plasmid-DNA beginnen fast immer als bakterielle Fermentation. Die Auslegungsgrenze bleibt dieselbe: ein Stamm, der sich in zwanzig Minuten verdoppelt, verbraucht Sauerstoff schneller, als ein unterdimensionierter Bioreaktor ihn liefern kann. Ab etwa 70 g/L Zellmasse ist rekombinante E. coli nicht mehr durch das Substrat begrenzt — sie ist dadurch begrenzt, wie viel Sauerstoff die Gas–Flüssig-Grenzfläche überschreitet [1]. Daraus folgen zwei Größen, und nach ihnen dimensionieren wir den Reaktor: der volumetrische Transferkoeffizient (kLa) und die Wärmelast, die der Mantel im Wachstumsmaximum abführen muss — ohne zwischen aufeinanderfolgenden Chargen die Sterilität zu verlieren.
Deshalb teilt sich die Linie in zwei. In der Entwicklung zählt, zu sehen, was im Bioreaktor passiert — Schaumbildung, Trübung, Wandwachstum — und Glas erlaubt das. In der Produktion zählen Betriebsdruck, Sterilisation vor Ort und eine Lebensdauer in Jahren: von da an ist es Stahl.
Die angewandte VINCI-Technologie — hochleistungsgerührter Behälter (Glas → Stahl)
Gerührte Bioreaktoren mit hoher spezifischer Leistung, Rushton-Rührer und Ringsparger: die Kombination, die den von dichten mikrobiellen Kulturen geforderten Sauerstofftransfer aufrechterhält, gesteuert von Bioflex™.
- Sauerstofftransfer. Die Rushton-Turbine bleibt die Pflichtwahl, wenn ein hoher kLa gebraucht wird: sie wirkt radial, zerschert die Blasen und hält sie in der Mischzone, statt sie an die Oberfläche zu treiben. In Mehrfachanordnung mit Ringsparger nennt die Anwendungsliteratur Maxima um 308 h⁻¹, entsprechend einer OTR von etwa 350 mmol/L·h [2].
- Glas in der Entwicklung, Stahl in der Produktion. Glasbioreaktoren für Methodenentwicklung und direkte Beobachtung; Edelstahl 316L mit SIP/CIP, wo Reproduzierbarkeit, Sterilität und lange Lebensdauer zählen.
- Wärme abführen. Mäntel und Rohrschlangen auf den Stoffwechselspitzenwert ausgelegt, nicht auf den Chargenmittelwert: die Spitze entscheidet, ob die Temperatur im Band bleibt.
- DO-Kaskade und Bioflex™-Rezepte. Der Gelöstsauerstoff steuert in Kaskade Rührung, Gasfluss und O₂-Anreicherung — DO-stat-Zufütterung inklusive — mit aufgezeichneten, reproduzierbaren Rezepten.
Von der Forschung bis zur Produktion, eine Plattform
Dieselben Parameter und Bioflex™-Rezepte begleiten Sie von der Laborbank in den Industriemaßstab und senken das Transferrisiko zwischen den Stufen.
In-situ sterilisierbare Bioreaktoren und Fermenter für F&E
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Bioreaktoren nach Maß.
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Die folgenden Zahlen sind Referenzwerte aus veröffentlichter Literatur und industriellen Applikationsschriften — keine von VINCI oder seinen Kunden erzielten Ergebnisse.
- kLa bis ~308 h⁻¹. Gemessen in einem gerührten Bioreaktor mit zwei 6-Blatt-Rushton-Rührern und Ringsparger — die Größenordnung, die dichte mikrobielle Fermentation verlangt [2].
- Hohe Zelldichte. Dokumentierte Fed-Batch-Prozesse mit E. coli erreichen OD₆₀₀ ≈ 201, etwa 76 g/L Trockenzellmasse [2].
- DO-stat-Zufütterung. Die Zufütterrate über die Schwankungen des Gelöstsauerstoffs zu führen, ist ein etablierter Weg zu hoher Zelldichte und hohen Titern rekombinanter Proteine [1][2].
Wissenschaftliche Quellen
- High cell density cultivation of E. coli for recombinant protein production (PMC)
- Industrielle Applikationsschrift — E. coli-Kultur mit hoher Zelldichte in einem gerührten Bioreaktor mit Rushton-Rührern und Ringsparger (kLa ≈ 308 h⁻¹, OD₆₀₀ ≈ 201, Trockenzellmasse ≈ 76 g/L)
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