Bioreaktortyper jämförda
Typen av bioreaktor avgörs av tre randvillkor, i denna ordning: trycket och temperaturen processen körs vid, den skjuvning kulturen tål, och sättet steriliteten uppnås och verifieras på. Den här sidan jämför omrörd tank, airlift, bubbelkolonn, fotobioreaktor, packad bädd och engångssystem, med de angivna gränserna för var och en.
Sex typer, en per rad
Gränserna i tabellen är de som anges i databladen för motsvarande serier: de är det stabilaste urvalskriteriet, eftersom de går att kontrollera. De två typer Vinci inte tillverkar står kvar i tabellen, för en jämförelse som utelämnar dem är ingen jämförelse.
| Typ | Hur den blandar | Angivna gränser | När den passar |
|---|---|---|---|
| Omrörd, i glas | Mekaniskt, med omrörare | 0,5 – 12 L · upp till 1 bar · 80 °C med mantel, 60 °C med värmemantel · sterilisering i autoklav | Processutveckling och screening, när kulturen behöver vara synlig |
| Omrörd, rostfritt stål för bänk | Mekaniskt, med omrörare | 1 – 15 L · XLP-serien upp till 1 barg och 70 °C, XVP- och XHP-serien upp till 10 barg och 135 °C | Processer under tryck eller vid hög temperatur redan på bänken, till exempel gasfermentering |
| Omrörd, rostfritt stål steriliserat in situ | Mekaniskt, med omrörare | Från 30 L till över 1 000 L totalvolym · integrerade SIP- och CIP-cykler · kLa ≥ 200 h⁻¹ | Mikrobiella processer med högt syrebehov, GMP-miljöer, uppskalning mot produktion |
| Airlift | Pneumatiskt, enbart med gasflöde: ingen omrörare | 0,5 – 12 L i borosilikatglas, som utförande av fotobioreaktorsatsen | Kulturer som inte tål skjuvning: mikroalger, cyanobakterier, mycel |
| Fotobioreaktor | Pneumatiskt (airlift) eller mekaniskt, valfritt | 0,5 – 12 L · flerkanals-LED, PAR från 0 till 2 500 µmol/m²·s · 2 till 70 °C · PAR-sensor | Fotosyntetiska kulturer, där ljuset är en processparameter som pH |
| Engångs | Mekaniskt, med omrörare | 0,35 – 40 L totalvolym · 0 till 0,5 barg · +4 till +50 °C · upp till 12 reaktorer parallellt | Snabbt byte mellan projekt och ingen rengöringsvalidering: vätskevägen kommer steril |
| Bubbelkolonn tillverkas inte | Pneumatiskt, utan stigrör: ingen påtvingad cirkulation | — | Processer med litet blandningsbehov; Vinci tillverkar inte denna typ |
| Packad bädd tillverkas inte | Vätskan strömmar genom en bädd av bärare som cellerna fäster på | — | Adherenta celler och långvarig perfusion; Vinci tillverkar inte denna typ |
Volymerna för de typer Vinci tillverkar är totalvolymer, som på produktsidorna. Arbetsvolymen är lägre: på sidan uppskalning anges vägen i arbetsvolym.
Tre frågor, i denna ordning
Vid vilket tryck och vilken temperatur körs processen?
Detta är det första och skarpaste filtret: det utesluter hela typer innan något annat vägs in. Över 1 bar faller glaset bort; över 0,5 barg eller 50 °C faller engångssystemet bort; över 70 °C återstår de trycktåliga rostfria serierna.
Hur mycket skjuvning tål kulturen?
En kultur som inte tål den utesluter omröraren och pekar mot airlift, där enbart gasflödet rör vätskan. En robust kultur vinner däremot på den kraftigare blandningen i en omrörd tank.
Hur uppnås steriliteten, och vem verifierar den?
Autoklaven begränsar volymen till vad som ryms i den. SIP steriliserar anläggningen färdigmonterad och ansluten, och över en viss volym är det enda vägen. Engångssystemet flyttar frågan uppströms: det kommer sterilt, och i stället för rengöringsvalidering har man leverantörens satscertifikat.
Hur mycket en kultur tål
Skjuvningen kvantifieras på två sätt som läses tillsammans: den specifika effekt som dissiperas i vätskan, i watt per kubikmeter, och omrörarens periferihastighet, i meter per sekund. Intervallen nedan är inte Vinci-värden: de är storleksordningar från litteraturen, användbara för att placera en kultur innan något dimensioneras. Varje stam har sin egen känslighet, och en vridmomentmätning på det verkliga systemet säger mer än något intervall.
| Kultur | Specifik effekt · periferihastighet | Källa |
|---|---|---|
| Däggdjursceller (CHO, HEK293) | 10 – 100 W/m³ · 1 – 2 m/s typisk | Nienow, Cytotechnology 50 (2006) 9–33 |
| Bakterier och jäst | 1 – 5 kW/m³ · 3 – 7 m/s typisk | Doran, Bioprocess Engineering Principles, 2nd ed. |
| Mikroalger | Känsligheten varierar för mycket mellan arterna för att ett enda intervall ska vara ärligt: därför används airlift här, som tar bort omröraren ur ekvationen. | |
På Vinci-system mäts skjuvningen med den valfria vridmomentmodulen, avsedd för övervakning av viskositet och skjuvning under processen.
Berätta hur er process körs
Tryck, temperatur, kultur och mängd per sats: med de fyra uppgifterna smalnar typen av till en eller två, och vårt ingenjörsteam svarar inom 24 timmar.
Vanliga frågor
Volymen väljs inte först: den följer av produktmängden per sats och processens förväntade utbyte, och därefter kontrolleras att typen klarar det tryck, den temperatur och den skjuvning som krävs. Vinci-vägen täcker 250 mL till över 1 000 L arbetsvolym i fyra steg som delar styrplattform, så att en process utvecklad på bänken överförs utan att automationen skrivs om.
Båda blandar enbart med gasflöde, utan omrörare. Airliften har ett stigrör som skiljer zonen där gasen stiger från den där vätskan kommer ned igen, och det ger en definierad cirkulation: vätskan går alltid samma varv. Bubbelkolonnen saknar det, så blandningen blir mindre förutsägbar. Vinci tillverkar airlift, inte bubbelkolonner.
Gränserna avgör före ekonomin: över 40 L totalvolym, över 0,5 barg eller över 50 °C är engångs inget alternativ, och rostfritt stål tar över. Under de gränserna lönar sig engångs där projekten byts ofta, eftersom rengöring och dess validering faller bort; rostfritt stål lönar sig där samma process körs länge och kostnaden för förbrukningskärl byggs upp.
För Vinci är bioreaktor det allmänna begreppet, och fermentor betecknar en bioreaktor konfigurerad för mikroorganismer: kraftigare luftning, Rushton-omrörare, högre specifik effekt. Skillnaden ligger i konfigurationen, inte i maskinen — samma styrenhet sköter båda fallen, och engångskärlen bär de två beteckningarna SUB och SUF på samma kärl.