Zwiększanie skali: Kompleksowy przewodnik po fermentacji komercyjnej

Fermentacja jest podstawą wielu gałęzi przemysłu, od spożywczego i napojów, po farmaceutyczny i biopaliwa. Chociaż udana fermentacja w skali laboratoryjnej jest znaczącym osiągnięciem, przeniesienie tego sukcesu na produkcję komercyjną wymaga starannego planowania, wykonania i optymalizacji. Ten przewodnik przedstawia kompleksowy przegląd kluczowych aspektów i najlepszych praktyk dotyczących zwiększania skali komercyjnych procesów fermentacyjnych.

Dlaczego zwiększanie skali fermentacji jest wyzwaniem?

Zwiększanie skali procesu fermentacji to nie tylko zwiększenie objętości. Kilka czynników, które można łatwo kontrolować w małej skali, staje się znacznie bardziej złożonych w miarę wzrostu procesu. Należą do nich:

• Wymiana ciepła: Utrzymanie optymalnej temperatury jest kluczowe dla wzrostu drobnoustrojów i tworzenia produktu. Większe bioreaktory mają mniejszy stosunek powierzchni do objętości, co utrudnia odprowadzanie ciepła. Niewystarczające chłodzenie może prowadzić do przegrzania i śmierci komórek, podczas gdy nadmierne chłodzenie może spowolnić proces fermentacji.
• Wymiana masy: Transfer tlenu jest często czynnikiem ograniczającym w fermentacjach tlenowych. W miarę wzrostu gęstości hodowli rośnie zapotrzebowanie na tlen. Zapewnienie odpowiedniego zaopatrzenia w tlen w całym bioreaktorze staje się coraz trudniejsze w większych skalach. Mieszanie, napowietrzanie (sparging) i konstrukcja reaktora odgrywają kluczową rolę w wydajności transferu tlenu.
• Mieszanie: Efektywne mieszanie jest niezbędne do utrzymania jednorodności, dystrybucji składników odżywczych i usuwania metabolicznych produktów ubocznych. Słabe mieszanie może prowadzić do gradientów pH, temperatury i stężenia składników odżywczych, co może negatywnie wpływać na wzrost komórek i tworzenie produktu. Typ i konfiguracja mieszadeł, konstrukcja przegród i prędkość mieszania muszą być starannie dobrane.
• Naprężenia ścinające: Nadmierne naprężenia ścinające od mieszadeł mogą uszkadzać komórki, zwłaszcza te wrażliwe na ścinanie. Optymalizacja konstrukcji mieszadła i prędkości mieszania jest kluczowa, aby zminimalizować naprężenia ścinające, jednocześnie utrzymując odpowiednie mieszanie. Niektóre komórki (np. grzyby strzępkowe) są bardziej podatne na uszkodzenia spowodowane ścinaniem niż inne.
• Sterylność: Utrzymanie sterylności jest najważniejsze w procesach fermentacyjnych. Ryzyko zakażenia wzrasta wraz z rozmiarem i złożonością bioreaktora. Solidne procedury sterylizacji, techniki aseptyczne i systemy zamknięte są niezbędne, aby zapobiec zakażeniom i zapewnić jakość produktu.
• Kontrola pH: Utrzymanie optymalnego zakresu pH jest krytyczne dla aktywności enzymów i żywotności komórek. W miarę postępu fermentacji, produkcja kwasów lub zasad może powodować znaczne wahania pH. Precyzyjna kontrola pH wymaga zaawansowanych systemów monitorowania i sterowania.
• Monitorowanie i kontrola procesu: Efektywne monitorowanie i kontrola krytycznych parametrów procesu (np. temperatury, pH, rozpuszczonego tlenu, poziomu składników odżywczych) jest kluczowe dla stałej wydajności i jakości produktu. Monitorowanie w czasie rzeczywistym i zautomatyzowane systemy sterowania są niezbędne w fermentacjach na dużą skalę.
• Zmiany metaboliczne zależne od skali: Komórki mogą zachowywać się inaczej w fermentorach na dużą skalę w porównaniu z hodowlami na małą skalę. Czynniki takie jak dostępność tlenu, naprężenia ścinające i gradienty składników odżywczych mogą zmieniać szlaki metaboliczne i wpływać na wydajność i jakość produktu. Zmiany te muszą być starannie zbadane i uwzględnione podczas zwiększania skali.

Etapy zwiększania skali fermentacji

Proces zwiększania skali zazwyczaj obejmuje kilka etapów, z których każdy ma swoje własne cele i wyzwania:

1. Rozwój hodowli starterowej

Hodowla starterowa służy jako inoculum dla fermentora produkcyjnego. Kluczowe jest opracowanie hodowli starterowej, która jest zdrowa, aktywnie rosnąca i wolna od zakażeń. Zwykle obejmuje to wiele etapów wzrostu, począwszy od kriokonserwowanej kultury macierzystej, poprzez kolby wytrząsane, małe bioreaktory, a ostatecznie do fermentora starterowego. Hodowla starterowa powinna być fizjologicznie podobna do komórek pożądanych w fermentorze produkcyjnym.

Przykład: Firma farmaceutyczna opracowująca nowy antybiotyk może zacząć od zamrożonej kultury macierzystej produkującego mikroorganizmu. Ta kultura jest ożywiana w kolbie wytrząsanej, a następnie przenoszona do małego (np. 2L) bioreaktora. Biomasa z tego bioreaktora zaszczepia następnie większy (np. 50L) fermentor starterowy, który dostarcza inoculum do fermentora produkcyjnego.

2. Fermentacja w skali pilotażowej

Fermentacja w skali pilotażowej stanowi pomost między laboratorium a produkcją przemysłową. Pozwala na testowanie i optymalizację procesu fermentacji w warunkach, które bardziej przypominają środowisko produkcyjne na pełną skalę. Badania w skali pilotażowej pomagają zidentyfikować potencjalne problemy związane ze zwiększaniem skali i dopracować parametry operacyjne. Eksperymenty te zazwyczaj obejmują bioreaktory o pojemności od 50L do 500L.

Przykład: Firma produkująca biopaliwa może użyć 100-litrowego bioreaktora do oceny wydajności nowego, genetycznie zmodyfikowanego szczepu drożdży do produkcji etanolu. Zoptymalizowaliby parametry takie jak temperatura, pH i szybkość podawania składników odżywczych, aby zmaksymalizować wydajność i produktywność etanolu.

3. Fermentacja w skali produkcyjnej

Ostatnim etapem jest fermentacja na skalę produkcyjną, gdzie produkt jest wytwarzany w dużych ilościach na sprzedaż komercyjną. Bioreaktory na skalę produkcyjną mogą mieć pojemność od kilku tysięcy do setek tysięcy litrów. Utrzymanie stałej wydajności i jakości produktu na tej skali wymaga dużej dbałości o szczegóły i solidnych systemów kontroli procesu.

Przykład: Browar może używać fermentora o pojemności 10 000 litrów do produkcji piwa na skalę komercyjną. Starannie monitorowaliby temperaturę, pH i poziom rozpuszczonego tlenu, aby zapewnić stały smak i jakość.

Kluczowe aspekty zwiększania skali fermentacji

1. Projektowanie bioreaktora

Bioreaktor jest sercem procesu fermentacji. Wybór odpowiedniej konstrukcji bioreaktora jest kluczowy dla udanego zwiększenia skali. Kluczowe kwestie to:

• Typ bioreaktora: Różne typy bioreaktorów są odpowiednie do różnych zastosowań. Reaktory z mieszadłem mechanicznym są najczęstszym typem, ale inne opcje obejmują reaktory air-lift, reaktory kolumnowe pęcherzykowe i reaktory ze złożem upakowanym. Wybór zależy od specyficznych wymagań procesu fermentacji, takich jak typ mikroorganizmu, zapotrzebowanie na tlen i wrażliwość na naprężenia ścinające.
• System mieszania: System mieszania musi zapewniać odpowiednie mieszanie w celu uzyskania jednorodności, dystrybucji składników odżywczych i transferu tlenu. Typowe rodzaje mieszadeł to turbiny Rushtona, turbiny z łopatkami skośnymi i śruby okrętowe. Liczba i konfiguracja mieszadeł, konstrukcja przegród i prędkość mieszania muszą być zoptymalizowane dla konkretnego bioreaktora i procesu fermentacji.
• System napowietrzania (spargingu): System napowietrzania wprowadza powietrze lub tlen do bioreaktora. Typ i rozmiar spargera, natężenie przepływu gazu i skład gazu muszą być starannie kontrolowane, aby zoptymalizować transfer tlenu bez powodowania nadmiernego pienienia się lub uszkodzenia komórek.
• System wymiany ciepła: System wymiany ciepła musi utrzymywać bioreaktor w optymalnej temperaturze dla wzrostu komórek i tworzenia produktu. Zazwyczaj obejmuje to naczynie z płaszczem z krążącym płynem chłodzącym lub grzewczym. Wydajność wymiany ciepła musi być wystarczająca, aby odprowadzić ciepło generowane przez proces fermentacji.
• Oprzyrządowanie i kontrola: Bioreaktor musi być wyposażony w czujniki i systemy sterowania do monitorowania i regulacji krytycznych parametrów procesu, takich jak temperatura, pH, rozpuszczony tlen i poziom składników odżywczych. Zautomatyzowane systemy sterowania są niezbędne do utrzymania stałej wydajności i jakości produktu.

2. Optymalizacja procesu

Optymalizacja procesu polega na identyfikacji i optymalizacji kluczowych parametrów procesu, które wpływają na wzrost komórek, tworzenie produktu i jakość produktu. Zazwyczaj obejmuje to połączenie badań eksperymentalnych i modelowania matematycznego.

• Optymalizacja pożywki: Pożywka fermentacyjna musi dostarczać wszystkich składników odżywczych wymaganych do wzrostu komórek i tworzenia produktu. Optymalizacja składu pożywki może znacznie poprawić wydajność i produktywność produktu. Może to obejmować zmianę stężeń źródeł węgla, źródeł azotu, witamin i minerałów. Statystyczne plany eksperymentalne, takie jak metodologia powierzchni odpowiedzi (RSM), mogą być używane do efektywnej optymalizacji składu pożywki.
• Optymalizacja temperatury: Optymalna temperatura dla wzrostu komórek i tworzenia produktu zależy od konkretnego mikroorganizmu. Temperatura może wpływać na aktywność enzymów, płynność błon i stabilność białek. Optymalna temperatura powinna być określona eksperymentalnie.
• Optymalizacja pH: Optymalny zakres pH dla wzrostu komórek i tworzenia produktu również zależy od konkretnego mikroorganizmu. pH może wpływać na aktywność enzymów, przepuszczalność błony komórkowej i rozpuszczalność białek. Precyzyjna kontrola pH jest niezbędna dla optymalnej wydajności fermentacji.
• Optymalizacja rozpuszczonego tlenu: Utrzymanie odpowiedniego poziomu rozpuszczonego tlenu jest kluczowe dla fermentacji tlenowych. Optymalny poziom rozpuszczonego tlenu zależy od zapotrzebowania na tlen przez mikroorganizm i zdolności transferu tlenu w bioreaktorze. Poziom rozpuszczonego tlenu można kontrolować poprzez regulację prędkości mieszania, szybkości napowietrzania i wzbogacania w tlen.
• Strategie zasilania: W przypadku fermentacji okresowych z zasilaniem (fed-batch) i ciągłych, szybkość i skład zasilania muszą być starannie zoptymalizowane, aby zmaksymalizować wydajność i produktywność produktu. Strategie sterowania ze sprzężeniem zwrotnym mogą być używane do regulacji szybkości zasilania na podstawie pomiarów stężenia glukozy, pH lub rozpuszczonego tlenu w czasie rzeczywistym.

3. Monitorowanie i kontrola

Efektywne monitorowanie i kontrola krytycznych parametrów procesu jest niezbędne dla stałej wydajności i jakości produktu. Wymaga to użycia odpowiednich czujników, systemów sterowania i technik analizy danych.

• Czujniki: Dostępne są różne czujniki do monitorowania krytycznych parametrów procesu, w tym temperatury, pH, rozpuszczonego tlenu, stężenia glukozy, stężenia biomasy i stężenia produktu. Wybór czujnika zależy od konkretnego mierzonego parametru i wymagań procesu fermentacji.
• Systemy sterowania: Zautomatyzowane systemy sterowania są używane do regulacji parametrów procesu na podstawie informacji zwrotnej z czujników. Typowe systemy sterowania obejmują regulatory PID (proporcjonalno-całkująco-różniczkujące), które dostosowują zmienne manipulowane (np. temperaturę, pH, prędkość mieszania), aby utrzymać pożądane wartości zadane.
• Analiza danych: Dane zebrane z czujników i systemów sterowania mogą być analizowane w celu identyfikacji trendów, wykrywania anomalii i optymalizacji wydajności procesu. Techniki statystycznej kontroli procesu (SPC) mogą być używane do monitorowania zmienności procesu i identyfikowania potencjalnych problemów, zanim wpłyną one na jakość produktu.
• Technologia Analityczna Procesu (PAT): PAT to ramy do projektowania, analizowania i kontrolowania procesów produkcyjnych poprzez pomiary krytycznych atrybutów jakości (CQA) i krytycznych parametrów procesu (CPP) w odpowiednim czasie. PAT ma na celu poprawę zrozumienia procesu, zmniejszenie zmienności i podniesienie jakości produktu.

4. Zapewnienie sterylności

Utrzymanie sterylności jest najważniejsze w procesach fermentacyjnych. Zakażenie może prowadzić do zepsucia produktu, zmniejszenia wydajności, a nawet całkowitej awarii procesu. Wdrożenie solidnych procedur sterylizacji i technik aseptycznych jest niezbędne.

• Sterylizacja sprzętu: Cały sprzęt, który ma kontakt z brzeczką fermentacyjną, w tym bioreaktor, rurociągi i czujniki, musi być dokładnie wysterylizowany przed użyciem. Sterylizacja parowa jest najczęstszą metodą, ale inne opcje obejmują autoklawowanie, filtrację i sterylizację chemiczną.
• Sterylizacja pożywek: Pożywka fermentacyjna również musi być sterylizowana w celu wyeliminowania wszelkich zanieczyszczających mikroorganizmów. Zwykle odbywa się to przez autoklawowanie lub sterylizację filtracyjną.
• Techniki aseptyczne: Wszystkie operacje, które wiążą się z otwieraniem bioreaktora lub wprowadzaniem materiałów do brzeczki fermentacyjnej, muszą być wykonywane przy użyciu technik aseptycznych. Obejmuje to używanie sterylnego sprzętu, noszenie sterylnych rękawiczek i pracę w czystym środowisku.
• Filtracja powietrza: Powietrze wchodzące do bioreaktora musi być filtrowane przez sterylne filtry w celu usunięcia wszelkich mikroorganizmów unoszących się w powietrzu.
• Systemy zamknięte: Używanie systemów zamkniętych minimalizuje ryzyko zakażenia. Obejmuje to połączenie całego sprzętu i rurociągów w zamkniętym obiegu i unikanie otwartych transferów materiałów.

5. Kontrola piany

Tworzenie się piany jest częstym problemem w procesach fermentacyjnych, zwłaszcza tych z udziałem białek lub surfaktantów. Nadmierna piana może prowadzić do zmniejszenia transferu tlenu, zakażenia i utraty produktu. Pianę można kontrolować, dodając środki przeciwpienne lub używając mechanicznych łamaczy piany.

• Środki przeciwpienne: Środki przeciwpienne to chemikalia, które zmniejszają napięcie powierzchniowe brzeczki fermentacyjnej, zapobiegając tworzeniu się piany. Typowe środki przeciwpienne to silikony, oleje roślinne i kwasy tłuszczowe. Wybór środka przeciwpiennego zależy od konkretnego procesu fermentacji i wrażliwości mikroorganizmu.
• Mechaniczne łamacze piany: Mechaniczne łamacze piany wykorzystują obracające się łopatki lub inne urządzenia do fizycznego rozbijania piany. Są one często używane w połączeniu ze środkami przeciwpiennymi.

Strategie udanego zwiększania skali

1. Podejście QbD (Jakość przez Projektowanie)

QbD to systematyczne podejście do rozwoju, które zaczyna się od predefiniowanych celów i kładzie nacisk na zrozumienie produktu i procesu oraz kontrolę procesu. Zastosowanie zasad QbD do zwiększania skali fermentacji pomaga zapewnić stałą jakość i wydajność produktu.

Kluczowe elementy QbD obejmują:

• Definiowanie Profilu Jakościowego Produktu Docelowego (QTPP): QTPP opisuje pożądane cechy produktu końcowego, takie jak czystość, siła działania i stabilność.
• Identyfikacja Krytycznych Atrybutów Jakości (CQA): CQA to fizyczne, chemiczne, biologiczne lub mikrobiologiczne właściwości, które muszą być kontrolowane, aby zapewnić pożądaną jakość produktu.
• Identyfikacja Krytycznych Parametrów Procesu (CPP): CPP to parametry procesu, które mogą wpływać na CQA.
• Ustanowienie Przestrzeni Projektowej: Przestrzeń projektowa to wielowymiarowa kombinacja i interakcja zmiennych wejściowych (np. CPP) i parametrów procesu, które, jak wykazano, zapewniają jakość. Praca w ramach przestrzeni projektowej zapewnia, że produkt spełnia pożądane atrybuty jakości.
• Wdrożenie Strategii Kontroli: Strategia kontroli opisuje, w jaki sposób CPP będą monitorowane i kontrolowane, aby zapewnić, że proces pozostaje w przestrzeni projektowej, a produkt spełnia pożądane atrybuty jakości.

2. Obliczeniowa mechanika płynów (CFD)

CFD to potężne narzędzie do symulacji przepływu płynów, wymiany ciepła i wymiany masy w bioreaktorach. Symulacje CFD mogą być używane do optymalizacji konstrukcji bioreaktorów, systemów mieszania i systemów napowietrzania. Mogą również pomóc w identyfikacji potencjalnych problemów, takich jak strefy martwe i gorące punkty naprężeń ścinających. CFD może zmniejszyć liczbę kosztownych i czasochłonnych eksperymentów w skali pilotażowej wymaganych do zwiększenia skali.

3. Modele pomniejszonej skali

Modele pomniejszonej skali to małe bioreaktory zaprojektowane w celu naśladowania warunków w dużym bioreaktorze produkcyjnym. Modele pomniejszonej skali mogą być używane do badania wpływu różnych parametrów procesu na wzrost komórek, tworzenie produktu i jakość produktu. Mogą być również używane do rozwiązywania problemów, które pojawiają się podczas zwiększania skali. Dobrze scharakteryzowane modele pomniejszonej skali mogą dostarczyć cennych informacji i przyspieszyć proces rozwoju.

4. Modelowanie i symulacja procesu

Modelowanie i symulacja procesu mogą być używane do przewidywania zachowania procesu fermentacji w różnych skalach i w różnych warunkach operacyjnych. Modele matematyczne mogą być opracowywane na podstawie podstawowych zasad wymiany masy, wymiany ciepła i kinetyki reakcji. Modele te mogą być używane do optymalizacji parametrów procesu, projektowania strategii kontroli i rozwiązywania problemów. Narzędzia takie jak MATLAB, gPROMS i Aspen Plus mogą być używane do modelowania i symulacji procesu.

Aspekty związane z procesami downstream (obróbką końcową)

Kwestie związane ze zwiększaniem skali wykraczają poza sam proces fermentacji. Procesy downstream, które obejmują oddzielanie i oczyszczanie produktu z brzeczki fermentacyjnej, również muszą być skalowane. Wybór technik obróbki końcowej zależy od charakteru produktu, jego stężenia i pożądanej czystości. Typowe techniki obróbki końcowej obejmują:

• Separacja komórek: Usunięcie komórek z brzeczki fermentacyjnej jest często pierwszym krokiem w procesach downstream. Można to zrobić za pomocą wirowania, filtracji lub mikrofiltracji.
• Dezintegracja komórek: Jeśli produkt jest wewnątrzkomórkowy, komórki muszą być zdezintegrowane, aby uwolnić produkt. Można to zrobić metodami mechanicznymi (np. homogenizacja, mielenie w młynie perełkowym) lub chemicznymi (np. liza enzymatyczna).
• Izolacja produktu: Produkt można wyizolować z brzeczki fermentacyjnej za pomocą różnych technik, w tym wytrącania, ekstrakcji i adsorpcji.
• Oczyszczanie produktu: Produkt jest zazwyczaj oczyszczany za pomocą technik chromatograficznych, takich jak chromatografia powinowactwa, chromatografia jonowymienna i chromatografia wykluczania ze względu na wielkość.
• Formulacja produktu: Ostatnim krokiem w procesach downstream jest sformułowanie produktu w stabilną i użyteczną formę. Może to obejmować dodawanie substancji pomocniczych, stabilizatorów i konserwantów.

Globalne przykłady udanego zwiększania skali fermentacji

Wiele branż na całym świecie w dużej mierze polega na udanym zwiększaniu skali fermentacji. Oto kilka przykładów:

• Przemysł farmaceutyczny (Globalnie): Produkcja antybiotyków, szczepionek i innych biofarmaceutyków opiera się na wielkoskalowej fermentacji mikroorganizmów lub hodowli komórkowych. Firmy takie jak Pfizer, Roche i Novartis posiadają ogromne zakłady fermentacyjne na całym świecie.
• Przemysł spożywczy i napojów (Europa, Ameryka Północna, Azja): Produkcja piwa, wina, jogurtu, sera i innych fermentowanych produktów spożywczych i napojów opiera się na kontrolowanych procesach fermentacji. Firmy takie jak Anheuser-Busch InBev (Belgia), Danone (Francja) i Kirin Brewery (Japonia) przez wiele lat doskonaliły zwiększanie skali fermentacji.
• Przemysł biopaliw (Brazylia, USA): Produkcja etanolu z trzciny cukrowej (Brazylia) i kukurydzy (USA) obejmuje wielkoskalową fermentację cukrów przez drożdże. Firmy takie jak Raizen (Brazylia) i Archer Daniels Midland (USA) prowadzą wielkoskalowe zakłady produkcyjne biopaliw.
• Biotechnologia przemysłowa (Dania, Niemcy, Chiny): Produkcja enzymów, bioplastików i innych produktów pochodzenia biologicznego opiera się na fermentacji genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów. Firmy takie jak Novozymes (Dania), BASF (Niemcy) i Amyris (USA) są liderami w tej dziedzinie.

Rozwiązywanie typowych problemów ze zwiększaniem skali

Pomimo starannego planowania i wykonania, problemy mogą nadal pojawiać się podczas zwiększania skali fermentacji. Oto niektóre typowe problemy i potencjalne rozwiązania:

• Zmniejszona wydajność produktu: Może to być spowodowane zmianami w szlakach metabolicznych, ograniczeniami składników odżywczych lub akumulacją hamujących produktów ubocznych. Należy dokonać przeglądu składu pożywki, zoptymalizować strategie zasilania i zapewnić odpowiedni transfer tlenu.
• Zwiększone ryzyko zakażenia: Może to być spowodowane nieodpowiednimi procedurami sterylizacji lub naruszeniem techniki aseptycznej. Należy dokonać przeglądu protokołów sterylizacji, poprawić filtrację powietrza i wdrożyć bardziej rygorystyczne procedury aseptyczne.
• Nadprodukcja piany: Może to być spowodowane zmianami w składzie pożywki lub fizjologii komórek. Należy zoptymalizować dodawanie środka przeciwpiennego lub zainstalować mechaniczny łamacz piany.
• Zmiany w morfologii komórek: Może to być spowodowane zmianami naprężeń ścinających lub gradientów składników odżywczych. Należy zoptymalizować konstrukcję mieszadła, prędkość mieszania i strategie zasilania.
• Niestabilność produktu: Może to być spowodowane zmianami pH, temperatury lub obecnością enzymów degradujących. Należy zoptymalizować parametry procesu i dodać stabilizatory do pożywki.

Przyszłe trendy w zwiększaniu skali fermentacji

Dziedzina fermentacji stale się rozwija. Niektóre z kluczowych trendów, które kształtują przyszłość zwiększania skali fermentacji, to:

• Fermentacja ciągła: Fermentacja ciągła oferuje kilka zalet w stosunku do fermentacji okresowej, w tym wyższą produktywność, niższe koszty operacyjne i bardziej stałą jakość produktu.
• Bioreaktory jednorazowego użytku: Bioreaktory jednorazowego użytku eliminują potrzebę czyszczenia i sterylizacji, zmniejszając ryzyko zakażenia i upraszczając operacje.
• Zaawansowana kontrola procesu: Zaawansowane techniki kontroli procesu, takie jak sterowanie predykcyjne modelem (MPC) i uczenie maszynowe, są wykorzystywane do optymalizacji procesów fermentacyjnych w czasie rzeczywistym.
• Biologia syntetyczna: Biologia syntetyczna jest wykorzystywana do inżynierii mikroorganizmów o ulepszonych zdolnościach metabolicznych i produktywności.
• Społeczności drobnoustrojów: Wykorzystanie społeczności i konsorcjów drobnoustrojów może odblokować nowe szlaki metaboliczne i poprawić wydajność bioprocesów.

Podsumowanie

Zwiększanie skali komercyjnych procesów fermentacyjnych jest złożonym, ale niezbędnym krokiem we wprowadzaniu bioproduktów na rynek. Poprzez staranne rozważenie kluczowych czynników omówionych w tym przewodniku, w tym projektowania bioreaktorów, optymalizacji procesu, monitorowania i kontroli, zapewnienia sterylności i kontroli piany, firmy mogą z powodzeniem zwiększyć skalę swoich procesów fermentacyjnych i osiągnąć stałą jakość i wydajność produktu. Przyjęcie nowych technologii i metodologii, takich jak QbD, CFD, modele pomniejszonej skali i zaawansowana kontrola procesu, dodatkowo zwiększy wydajność i solidność komercyjnych operacji fermentacyjnych na całym świecie.