Fermentação bacteriana
Biorreatores de alta transferência de oxigénio para fermentação microbiana de alta densidade celular — vidro para o desenvolvimento, aço inoxidável para uma produção robusta — projetados para a aeração intensa e a carga térmica que estas culturas exigem.
O desafio
As proteínas recombinantes, as enzimas industriais e o ADN plasmídico começam quase sempre como uma fermentação bacteriana. A restrição de projeto nunca muda: uma estirpe que duplica em vinte minutos consome oxigénio mais depressa do que um biorreator subdimensionado consegue fornecer. Acima de cerca de 70 g/L de massa celular, a E. coli recombinante já não é limitada pelo substrato — é limitada pela quantidade de oxigénio que atravessa a interface gás–líquido [1]. Daí resultam duas grandezas, e são essas que usamos para dimensionar o reator: o coeficiente volumétrico de transferência (kLa) e a carga térmica que a camisa tem de dissipar no pico de crescimento — sem perder a esterilidade entre lotes consecutivos.
É por isso que a linha se desdobra. No desenvolvimento o que conta é ver o que acontece dentro do biorreator — espuma, turbidez, crescimento nas paredes — e o vidro permite-o. Na produção o que conta é a pressão de trabalho, a esterilização no local e uma vida útil medida em anos: a partir daí, é o aço.
A tecnologia VINCI aplicada — tanque agitado de alta potência (vidro → aço)
Biorreatores agitados de alta potência específica, impulsores Rushton e spargers anelares: a combinação que sustenta a transferência de oxigénio exigida pelas culturas microbianas densas, gerida pelo Bioflex™.
- Transferência de oxigénio. A turbina Rushton continua a ser a escolha obrigatória quando é necessário um kLa elevado: é radial, corta as bolhas e retém-nas na zona de mistura em vez de as empurrar para a superfície. Em configuração múltipla com sparger anelar, a literatura de aplicação indica máximos em torno de 308 h⁻¹, correspondentes a um OTR de cerca de 350 mmol/L·h [2].
- Vidro no desenvolvimento, aço na produção. Biorreatores de vidro para desenvolvimento de métodos e observação direta; aço inoxidável 316L com SIP/CIP onde importam a repetibilidade, a esterilidade e uma longa vida útil.
- Dissipar o calor. Camisas e serpentinas dimensionadas sobre o pico metabólico, não sobre a média do lote: é o pico que decide se a temperatura se mantém na banda.
- Cascata de OD e receitas Bioflex™. O oxigénio dissolvido comanda em cascata a agitação, o caudal de gás e o enriquecimento com O₂ — incluindo alimentação DO-stat — com receitas registadas e reprodutíveis.
Da investigação à produção, uma só plataforma
Os mesmos parâmetros e receitas Bioflex™ acompanham-no da bancada à escala industrial, reduzindo o risco de transferência entre etapas.
Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ para I&D
Série BioSIP.
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Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ, piloto e produção
Série BioFerm.
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Biorreatores e fermentadores esterilizáveis in situ de grande escala
Biorreatores personalizados.
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Os números abaixo são referências de literatura publicada e de notas de aplicação industriais — não resultados obtidos pela VINCI ou pelos seus clientes.
- kLa até ~308 h⁻¹. Medido num biorreator agitado com dois impulsores Rushton de 6 pás e um sparger anelar — a ordem de grandeza que a fermentação microbiana densa exige [2].
- Alta densidade celular. Processos fed-batch documentados com E. coli atingem DO₆₀₀ ≈ 201, cerca de 76 g/L de peso seco celular [2].
- Alimentação DO-stat. Comandar o caudal de alimentação a partir das oscilações de oxigénio dissolvido é uma via estabelecida para alta densidade e títulos elevados de proteína recombinante [1][2].
Fontes científicas
- High cell density cultivation of E. coli for recombinant protein production (PMC)
- Nota de aplicação industrial — cultura de E. coli de alta densidade celular num biorreator agitado com impulsores Rushton e sparger anelar (kLa ≈ 308 h⁻¹, DO₆₀₀ ≈ 201, peso seco celular ≈ 76 g/L)
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