1. 引言 :
      生物製品從菌種或細胞係構建到最終走向市場 ,一般要經過一係列的研發流程 ,包括菌種或細胞的篩選 、小試 、中試等 ,各個環節都要用到不同類型和規模的生物反應器 。將較小規模的反應器中獲得的較優操作條件轉換到較大規模的設備並保持相似的產品質量和產量的過程,就是反應器放大 。它是決定生物技術成果能否成功實現產業化的關鍵之一 。

      生物反應器的放大涉及到生物特征 、反應機製 、反應動力學 、流體力學 、傳質傳熱 、機械製造 、自動控製等跨學科複雜原理 。雖說以現有的技術水平 ,利用基因組規模代謝網絡(Genome-scale MetabolicNetwork Reconstruction)模型和計算流體力學模擬(ComputationalFluid Dynamics ,CFD)等數學方法進行整個工藝與反應器的理性設計是可以實現的 ,但這需要投入大量的人力和時間進行特殊的實驗設計 ,數據采集 ,模型建立 、調試 、驗證 ,會大大延長工藝研發周期 ,推遲產品上市的時間。從經濟學的角度出發 ,使用經驗-半經驗方法快速進行反應器的放大具有更高的可行性 。

      為了方便廣大客戶 ,恒耀平台將反應器放大常用計算集成到一個網頁應用內 。使用該應用可以通過輕點幾次鼠標而得到放大反應器的主要技術指標 ,包括各部分尺寸以及攪拌轉速 ,攪拌槳功率準數 ,單位能耗 ,混合時間 ,等等 。



      第一步 ,選擇您在實驗室使用的反應器型號作為參考 。恒耀平台將陸續把迪必爾各個型號的反應器尺寸添加進來 。對於其他廠家的反應器,或者恒耀平台係統裏尚未添加的設備 ,或者恒耀平台的設備用戶進行過改造 ,可以選擇“自定義”(Custom)類型 ,然後手動選擇攪拌槳類型 ,並輸入反應器的尺寸 。

      第二步 ,輸入要放大到的反應器體積 ,然後點擊evalsuate按鈕 。計算將在恒耀平台的服務器進行,然後把計算結果以表格的形式返回給用戶 。

      第一個表格是當前作為參考的小反應器的數據 ,包括體積 ,雷諾數 ,功率準數 ,攪拌功率以及單位能耗 ,最後是混合時間 。第二個表格給出了相應的放大反應器數據 ,及其個部分尺寸 。用戶此時還可以通過表格下方的滑動條調整大反應器的攪拌轉速 ,程序將實時計算轉速對功耗和混合時間的影響 。

      第三步 ,如果用戶想對對程序計算結果進行微調 ,可以點Fine tune ,程序會將放大後反應器的尺寸複製到上部的表單區域 。之後 ,用戶可以對反應器各部分的參數進行調整 。


      使用技巧

      當有多個不同類型的攪拌槳時 ,可以對每個攪拌槳分別計算 ,然後將單位能耗相加得到總能耗 。這是因為當攪拌槳之間的距離較大時 ,可以認為互相之間對功率準數沒有影響 ,這對於簡單估算來說是可以接受的 。當然 ,如果要得到更準確的結果 ,恒耀平台可以提供流場模擬以及更詳細的計算服務 。




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