平行生物反應(yīng)器是一套面向高校、科研院所及生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的1.5L–10L級(jí)多通道平行培養(yǎng)與發(fā)酵工藝開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，主要用于菌株性能比較、培養(yǎng)條件篩選、Fed-batch工藝優(yōu)化及發(fā)酵過(guò)程參數(shù)研究。
系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立生物反應(yīng)器組成，各培養(yǎng)單元可分別設(shè)置pH、DO、溫度、攪拌、通氣及補(bǔ)料條件，并通過(guò)統(tǒng)一控制平臺(tái)進(jìn)行參數(shù)管理、過(guò)程數(shù)據(jù)記錄和多通道實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。
相比微型高通量培養(yǎng)系統(tǒng)，本系統(tǒng)單罐培養(yǎng)規(guī)模更大，更適合從前期菌株篩選進(jìn)入可控發(fā)酵工藝開(kāi)發(fā)、培養(yǎng)參數(shù)優(yōu)化和放大前驗(yàn)證階段。
典型科研應(yīng)用包括：
菌株性能比較 + 培養(yǎng)條件優(yōu)化 + Fed-batch研究 + DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) + 工藝重復(fù)性驗(yàn)證。
二、核心功能
多通道平行培養(yǎng)
多個(gè)生物反應(yīng)器可在同一實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)同步運(yùn)行，用于比較不同菌株、培養(yǎng)基配方及工藝參數(shù)。
各培養(yǎng)單元獨(dú)立控制
不同反應(yīng)器可分別設(shè)置：pH；DO；溫度；攪拌；通氣；補(bǔ)料。適合開(kāi)展單因素或多因素培養(yǎng)條件比較。
pH在線檢測(cè)與控制:各培養(yǎng)單元可獨(dú)立配置pH在線檢測(cè)，并根據(jù)設(shè)定值聯(lián)動(dòng)酸泵、堿泵進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
DO在線檢測(cè):各反應(yīng)器可獨(dú)立監(jiān)測(cè)DO，并根據(jù)工藝要求與攪拌、通氣或O?補(bǔ)充進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。
自動(dòng)補(bǔ)料:可配置碳源、氮源、酸、堿、消泡劑及其他營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)料通道，滿足Batch及Fed-batch工藝研究。
獨(dú)立攪拌與通氣:不同培養(yǎng)單元可設(shè)置不同攪拌和通氣條件，用于比較混合和氧傳遞參數(shù)對(duì)培養(yǎng)結(jié)果的影響。
參數(shù)復(fù)制與工藝復(fù)現(xiàn):系統(tǒng)可根據(jù)配置支持培養(yǎng)參數(shù)復(fù)制，將已經(jīng)建立的pH、DO、攪拌、通氣及補(bǔ)料條件快速應(yīng)用到其他培養(yǎng)單元。
該功能可減少多通道實(shí)驗(yàn)中的重復(fù)設(shè)置，并便于進(jìn)行：平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)、批次重復(fù)性驗(yàn)證及成熟工藝條件復(fù)現(xiàn)。
多通道數(shù)據(jù)記錄與比較:不同反應(yīng)器的pH、DO、溫度、攪拌、通氣及補(bǔ)料數(shù)據(jù)可統(tǒng)一記錄。
科研人員可在同一實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)比較不同培養(yǎng)單元的過(guò)程曲線，使工藝判斷不僅依賴終點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果，還可以分析整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的參數(shù)差異。
三、系統(tǒng)組成
| 系統(tǒng)模塊 | 主要功能 |
|---|---|
| 平行培養(yǎng)單元 | 多組培養(yǎng)條件同步運(yùn)行 |
| 玻璃生物反應(yīng)器 | 微生物培養(yǎng)主體 |
| 獨(dú)立攪拌系統(tǒng) | 各通道混合與氣體分散 |
| 溫度控制系統(tǒng) | 各培養(yǎng)單元溫度調(diào)節(jié) |
| pH檢測(cè)系統(tǒng) | 獨(dú)立pH在線檢測(cè)及控制 |
| DO檢測(cè)系統(tǒng) | 獨(dú)立溶氧在線監(jiān)測(cè) |
| 氣體控制系統(tǒng) | Air供氣及其他氣體擴(kuò)展 |
| 自動(dòng)補(bǔ)料系統(tǒng) | 營(yíng)養(yǎng)液、酸堿及消泡劑添加 |
| 多通道控制平臺(tái) | 各反應(yīng)器參數(shù)統(tǒng)一管理 |
| 參數(shù)復(fù)制功能 | 工藝條件快速?gòu)?fù)制與復(fù)現(xiàn) |
| 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) | 多通道過(guò)程數(shù)據(jù)記錄與比較 |
系統(tǒng)可根據(jù)科研項(xiàng)目配置不同培養(yǎng)體積、通道數(shù)量及過(guò)程檢測(cè)功能。
四、主要技術(shù)參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 參數(shù)/配置 |
| 產(chǎn)品類型 | 多通道平行生物反應(yīng)器 |
| 單罐培養(yǎng)規(guī)模 | 1.5L–10L范圍可配置 |
| 基礎(chǔ)培養(yǎng)單元 | 2聯(lián)或4聯(lián)可配置 |
| 系統(tǒng)擴(kuò)展 | 根據(jù)具體系統(tǒng)方案擴(kuò)展 |
| 罐體形式 | 玻璃生物反應(yīng)器 |
| pH檢測(cè) | 各培養(yǎng)單元獨(dú)立在線檢測(cè) |
| DO檢測(cè) | 各培養(yǎng)單元獨(dú)立在線檢測(cè) |
| 攪拌 | 各通道獨(dú)立調(diào)節(jié) |
| 溫度 | 各培養(yǎng)單元獨(dú)立控制 |
| 氣體系統(tǒng) | Air，可根據(jù)工藝擴(kuò)展O?/N?/CO? |
| 自動(dòng)補(bǔ)料 | 多路獨(dú)立補(bǔ)料可配置 |
| 泡沫控制 | 可配置 |
| 參數(shù)復(fù)制 | 根據(jù)系統(tǒng)配置支持 |
| 數(shù)據(jù)記錄 | 支持多通道過(guò)程數(shù)據(jù)記錄 |
| 擴(kuò)展檢測(cè) | ORP、OD、尾氣等按項(xiàng)目選配 |
具體單罐容積、通道數(shù)量及控制配置以實(shí)際科研項(xiàng)目技術(shù)方案為準(zhǔn)。
五、典型科研應(yīng)用
菌株性能比較:可在相同培養(yǎng)條件下比較多個(gè)候選菌株的：生長(zhǎng)趨勢(shì)；pH變化；DO變化；底物利用狀態(tài)；目標(biāo)產(chǎn)物形成情況。
更適合從前期篩選得到的候選菌株中進(jìn)一步比較其可控發(fā)酵性能。
培養(yǎng)基條件優(yōu)化:不同反應(yīng)器可使用不同培養(yǎng)基配方，對(duì)碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及其他營(yíng)養(yǎng)條件進(jìn)行平行比較。
pH與溫度條件比較:可在不同培養(yǎng)單元中設(shè)置不同pH或溫度條件，用于確定更適合目標(biāo)菌株的培養(yǎng)窗口。
攪拌與通氣研究:通過(guò)不同攪拌和通氣參數(shù)組合，比較氧傳遞及混合條件對(duì)菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的影響。
Fed-batch補(bǔ)料工藝優(yōu)化
可比較不同：補(bǔ)料起始時(shí)間、補(bǔ)料速度、補(bǔ)料曲線及補(bǔ)料策略
對(duì)高密度培養(yǎng)過(guò)程的影響。
DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
平行系統(tǒng)適用于與DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法結(jié)合開(kāi)展多因素工藝研究。
通過(guò)各培養(yǎng)單元獨(dú)立設(shè)置不同參數(shù)組合，可獲得多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下的過(guò)程數(shù)據(jù)，為培養(yǎng)條件優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
DoE屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析方法，本系統(tǒng)主要提供多通道獨(dú)立培養(yǎng)、參數(shù)控制及過(guò)程數(shù)據(jù)采集條件。
六、平行培養(yǎng)相比單罐實(shí)驗(yàn)的科研價(jià)值
單臺(tái)發(fā)酵罐進(jìn)行工藝條件比較時(shí)，不同參數(shù)通常需要分批完成。
平行系統(tǒng)可以在相同實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)設(shè)置多組條件，例如：
| 培養(yǎng)單元 | 實(shí)驗(yàn)條件 |
| 1號(hào) | 基準(zhǔn)工藝 |
| 2號(hào) | 不同pH條件 |
| 3號(hào) | 不同DO條件 |
| 4號(hào) | 不同補(bǔ)料策略 |
通過(guò)同步運(yùn)行，可以直接比較不同培養(yǎng)條件下的過(guò)程數(shù)據(jù)及終結(jié)果。
其核心價(jià)值不是簡(jiǎn)單增加發(fā)酵罐數(shù)量，而是：提高培養(yǎng)條件比較、工藝優(yōu)化和重復(fù)性驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)效率。
七、多通道數(shù)據(jù)比較
平行生物反應(yīng)器除了同時(shí)培養(yǎng)，更重要的是獲得可以進(jìn)行橫向比較的過(guò)程數(shù)據(jù)。
例如不同培養(yǎng)單元可以同步比較：pH曲線;DO曲線;溫度變化;攪拌輸出;通氣條件;補(bǔ)料曲線
結(jié)合離線菌體濃度、底物和產(chǎn)物檢測(cè)結(jié)果，可用于判斷不同工藝參數(shù)對(duì)培養(yǎng)過(guò)程產(chǎn)生的實(shí)際影響。
對(duì)于已經(jīng)確定的工藝條件，還可以通過(guò)參數(shù)復(fù)制將相同設(shè)置應(yīng)用于多個(gè)培養(yǎng)單元，開(kāi)展平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，用于評(píng)價(jià)：
同一工藝條件下的批次重復(fù)性。
這也是平行系統(tǒng)區(qū)別于多臺(tái)完全獨(dú)立單罐設(shè)備的重要應(yīng)用價(jià)值之一。
八、適用科研方向
本系統(tǒng)適用于：菌株性能比較；培養(yǎng)條件篩選；培養(yǎng)基優(yōu)化；Fed-batch工藝開(kāi)發(fā)；高密度培養(yǎng)研究；合成生物學(xué)工程菌培養(yǎng)；發(fā)酵參數(shù)優(yōu)化；酶制劑工藝研究；生物制藥工藝開(kāi)發(fā)；生物過(guò)程重復(fù)性驗(yàn)證；DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
九、適用院系及科研平臺(tái)
適用于：生物工程學(xué)院；生命科學(xué)學(xué)院；食品科學(xué)與工程學(xué)院；生物制藥及藥學(xué)院；化學(xué)與生物工程學(xué)院；合成生物學(xué)研究中心；微生物與菌種工程實(shí)驗(yàn)室；生物過(guò)程工程實(shí)驗(yàn)室；校企聯(lián)合研發(fā)平臺(tái)。
十、產(chǎn)品特點(diǎn)
1.5L–10L級(jí)平行工藝開(kāi)發(fā)
區(qū)別于微型高通量篩選設(shè)備，更適合候選菌株確定后的可控培養(yǎng)和發(fā)酵工藝開(kāi)發(fā)。
多反應(yīng)器同步運(yùn)行
同一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期可獲得多組培養(yǎng)數(shù)據(jù)，提高條件比較效率。
各通道獨(dú)立控制
pH、DO、溫度、攪拌、通氣及補(bǔ)料條件可分別設(shè)置。
參數(shù)復(fù)制
成熟培養(yǎng)條件可根據(jù)系統(tǒng)配置快速?gòu)?fù)制至其他培養(yǎng)單元，減少重復(fù)操作并支持平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
多通道過(guò)程數(shù)據(jù)比較
不同培養(yǎng)單元的關(guān)鍵參數(shù)可統(tǒng)一記錄，有利于分析不同工藝條件之間的差異。
支持Fed-batch研究
可配置多路補(bǔ)料，用于高密度培養(yǎng)和補(bǔ)料工藝優(yōu)化。
模塊化配置
可根據(jù)科研項(xiàng)目選擇培養(yǎng)體積、通道數(shù)量及在線檢測(cè)模塊。
十一、可選配置
根據(jù)科研項(xiàng)目可增加：O?富氧控制；N?/CO?氣路；多路自動(dòng)補(bǔ)料；DO串級(jí)控制；ORP在線檢測(cè)；OD/生物量檢測(cè)；尾氣O?/CO?監(jiān)測(cè)；補(bǔ)料稱重；不同規(guī)格反應(yīng)器；多通道擴(kuò)展；歷史曲線及過(guò)程數(shù)據(jù)管理功能。
具體功能根據(jù)科研目的進(jìn)行組合配置。
十二、選型說(shuō)明
配置平行生物反應(yīng)器時(shí)，建議先確認(rèn)：
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
明確用于菌株性能比較、培養(yǎng)條件優(yōu)化、Fed-batch研究還是工藝開(kāi)發(fā)。
單罐培養(yǎng)體積
根據(jù)培養(yǎng)物料、取樣量和實(shí)驗(yàn)階段選擇合適規(guī)格。
通道數(shù)量
根據(jù)單批實(shí)驗(yàn)需要同時(shí)比較的條件數(shù)量確定。
培養(yǎng)對(duì)象
如大腸桿菌、酵母或其他微生物。
補(bǔ)料需求
確認(rèn)是否需要碳源、酸、堿、消泡劑及其他營(yíng)養(yǎng)液獨(dú)立添加。
氣體要求
確認(rèn)基礎(chǔ)Air以及是否需要O?、N?、CO?等擴(kuò)展氣路。
在線檢測(cè)需求
除pH、DO外，確認(rèn)是否需要ORP、OD、尾氣等過(guò)程參數(shù)。
客戶提供：
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?+ 培養(yǎng)對(duì)象 + 單罐體積 + 通道數(shù)量 + 補(bǔ)料需求 + 氣體要求 + 在線檢測(cè)需求
即可進(jìn)一步確定平行生物反應(yīng)器配置。
產(chǎn)品說(shuō)明
上海顧信生物1.5L–10L級(jí)平行生物反應(yīng)器可根據(jù)高校、科研院所及生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)酵工藝開(kāi)發(fā)需求，配置多通道獨(dú)立培養(yǎng)、pH/DO在線檢測(cè)、攪拌、通氣、自動(dòng)補(bǔ)料、參數(shù)復(fù)制及過(guò)程數(shù)據(jù)記錄功能。
系統(tǒng)適用于菌株性能比較、培養(yǎng)條件優(yōu)化、高密度Fed-batch研究、DoE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及發(fā)酵工藝重復(fù)性驗(yàn)證，可根據(jù)科研項(xiàng)目選擇不同培養(yǎng)體積、通道數(shù)量和過(guò)程檢測(cè)配置。
