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pH-Regelung
Typischerweise 5–7 für Hefe und 6–7,5 für Bakterien; gesteuert durch Säure-/Basenzugabe.
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Mikrobielle Zellen (Bakterien, Hefe) ermöglichen eine mikrobielle Fermentation im Kleinmassstab mit schnellen Wachstumsraten (Verdopplungszeiten von 20–60 Min.), erreichen sehr hohe Zelldichten (>100 g/L Trockenzellgewicht) und tolerieren höhere Scherkräfte als Säugetierzellen, erzeugen jedoch erhebliche metabolische Wärme und Sauerstoffbedarf. Ihr Stoffwechsel führt häufig zu schnellen pH-Verschiebungen, Schaumbildung und der Anhäufung von Nebenprodukten wie Acetat (Bakterien) oder Ethanol (Hefe), was Applikon-Bioreaktoren für präzise Belüftungs-, Misch- und Fütterungsstrategien erforderlich macht.
Prokaryotische Bakterien verfügen über keine Organellen und posttranslationalen Modifikationen, was einfache Medien und hohe Ausbeuten an rekombinanten Proteinen, Enzymen oder Biokraftstoffen ermöglicht. Hefen bieten eukaryotische Faltung, aber langsameres Wachstum. Diese Eigenschaften erfordern robuste Bioreaktoren wie den Applikon MiniBio, autoklavierbare Glas-, Einweg- oder Edelstahl-Bioreaktoren. Applikon-Bioreaktoren ermöglichen einen optimalen Gastransfer (hoher kLa-Wert), präzise Temperaturregelung und flexible Fütterung für Batch-, Fed-Batch- oder kontinuierliche Fermentation.
Mikrobielle Fermentationen sind auf eine präzise Kontrolle einiger zentraler Parameter über alle Bioreaktortypen hinweg angewiesen (Mini Bio, Laborglas, Einweg oder Edelstahl).
Typischerweise 5–7 für Hefe und 6–7,5 für Bakterien; gesteuert durch Säure-/Basenzugabe.
Hohe Sauerstofftransferraten (OTR) mit Luft oder Luft/O₂-Gemischen; kLa ist entscheidend für die Massstabsvergrösserung.
Von mesophil (30–37°C) bis thermophil; schnelle Abführung der metabolischen Wärme.
Höhere Rührerdrehzahlen für den Stofftransfer, geeignet für schertolérante Stämme.
Kohlenstoff-/Stickstoffzufuhr zur Vermeidung von Überlaufstoffwechsel und Nebenprodukten.
Eine typische mikrobielle Fermentation folgt einer einfachen, reproduzierbaren Abfolge, die für Batch-, Fed-Batch- oder kontinuierlichen Betrieb anpassbar ist.
Schüttelkolben oder kleiner Saatgut-Bioreaktor für gesundes Inokulum.
Überführung in den Applikon-Produktionsbioreaktor bei definierter Zellkonzentration.
Regelung von pH-Wert, gelöstem Sauerstoff (DO), Temperatur und Antischaum; optionale Zufütterung.
Biomasse, Produkt und Substrate mittels Off-/At-line-Analytik.
Brühensammlung für die Weiterverarbeitung; BioSep ermöglicht eine kontinuierliche Ernte bei hohen Zelldichten (Hinweis: typischerweise Downstream-Equipment).
Mikrobielle Fermentation funktioniert mit allen Applikon-Formaten mit massgeschneiderter Mischung, Belüftung und Steuerung.
| Typ | Massstab | Hauptanwendungen | Mikrobenspezifische Merkmale |
|---|---|---|---|
| Applikon MiniBio Glas-Kleinmassstab-Bioreaktor | 0,25–1 L | Stamm-Screening, Medienoptimierung | Hoher kLa/OTR bei kleinem Volumen, Antischaum-Integration, Peltier-Kühlung und -Heizung |
| Applikon autoklavierbarer Glas–Bioreaktor für mikrobielle Fermentation | 2–20 L | Prozessentwicklung, Scale-down-Modelle | Mehrere Begaser, hohe Rührung für O₂-Bedarf, Doppelmantel- oder Einwandgefäss |
| AppliFlex ST Einweg–Bioreaktor für mikrobielle Fermentation | 0,5–15 L | Entwicklung & Kleinproduktion | Robuste Durchmischung, Schaumkontrolle, keine Kreuzkontamination, Kühloption verfügbar |
| Edelstahl-Bioreaktoren für grossmassstäbliche mikrobielle Fermentation und kontinuierliche Perfusion | ab 20 L bis 5000 L | Pilot- & Grossproduktion | Konsistentes H/D-Design für optimale Massstabsvergrösserung, hoher Gasfluss, Wärmeaustausch, CIP/SIP für schnelle Zyklen |
Intensivierung der mikrobiellen Fermentation für maximale Produktivität in Applikon-Bioreaktoren. Diese Strategien lassen sich konsistent vom Applikon Mini-Bioreaktor auf den Produktionsmassstab übertragen.
Kontrollierte Zufütterung für hohe Zelldichten ohne Nebenprodukte.
O₂-Anreicherung, fortschrittliche Begaser für Spitzenbedarf.
Optimiert für Expressionssysteme (z. B. phasenspezifische Induktion).
Der mikrobielle Fermentationsprozess im Applikon-Bioreaktor folgt einer sorgfältig abgestimmten Abfolge – von der Vorbereitung bis zur Überwachung – wobei jeder Schritt auf maximale Ausbeute und Reproduzierbarkeit optimiert ist.
Der Bioreaktor wird vorbereitet und zusammengebaut, die Sensoren werden kalibriert und die Einheit wird durch Autoklavieren sterilisiert. Dies gewährleistet eine vollständig sterile Umgebung und stellt sicher, dass alle Systemkomponenten, die mit der Kultur in Kontakt kommen, frei von unerwünschten Verunreinigungen sind. Die Integrität und Reinheit der mikrobiellen Kultur bildet die Grundlage für erfolgreiche Fermentationsergebnisse.
Eine sorgfältig vorbereitete mikrobielle Saatkultur wird in den Bioreaktor eingebracht. Das Design des Applikon-Bioreaktors gewährleistet eine optimale Mischzeit für eine gleichmässige Inokulation in das Kulturmedium. Präzision in dieser Phase ist entscheidend für den Aufbau einer anfänglichen Zellpopulation, die die volle Kapazität des Bioreaktors für eine konsistente Fermentation ausschöpft.
Der Bioreaktor regelt präzise die Temperatur (anpassbar für verschiedene mikrobielle Stämme), den pH-Wert (kontinuierliche Überwachung mit automatischer Anpassung), den gelösten Sauerstoff (fein abgestimmt auf aerobe oder anaerobe Bedürfnisse) sowie die Rührung (doppelte Rushton-Rührer für homogene Durchmischung, effizienten Gasaustausch und Verhinderung der Zellsedimentation).
Vielseitige Nährstoff-Fütterungsstrategien – Batch-, Fed-Batch- und kontinuierliche Modi – ermöglichen eine präzise Kontrolle der Nährstoffzufuhr. Automatisierte Fütterungssysteme passen die Nährstofflieferung basierend auf Echtzeitmessungen der Biomassekonzentration und metabolischen Aktivität an, maximieren die Produktausbeuten und minimieren gleichzeitig unerwünschte Nebenprodukte.
Hochmoderne Sensoren ermöglichen die Echtzeit-Überwachung kritischer Parameter wie pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Temperatur. Kontinuierliche Überwachung ermöglicht rechtzeitige Anpassungen und stellt sicher, dass sich die Kultur unter optimalen Bedingungen entwickelt, bis die gewünschte Zelldichte oder Produktkonzentration erreicht ist.
Unsere Spezialisten begleiten Sie während des gesamten Bioprozess-Lebenszyklus – von der Systemauswahl und Anwendungsplanung bis hin zur Implementierung, Optimierung und dem langfristigen Betrieb. Wir arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um zuverlässige, konforme und skalierbare Lösungen zu gewährleisten, die auf Ihre Anforderungen zugeschnitten sind.
Kontaktieren Sie uns, um innovative Ansätze für Ihr Projekt zu besprechen.
Die Wahl hängt von Ihrem Massstab und Anwendungszweck ab. Der Applikon MiniBio (0,25–1 L) ist ideal für Stamm-Screening und Medienoptimierung im Kleinmassstab — mit hohem kLa und integrierter Schaumkontrolle. Autoklavierbare Glasbioreaktoren (2–20 L) eignen sich für die Prozessentwicklung und Scale-down-Modelle. Der AppliFlex ST (0,5–15 L) als Einwegsystem schliesst Kreuzkontaminationen aus und ist besonders praktisch für die Entwicklung und kleinere Produktionsläufe. Für Pilot- und Grossproduktion stehen Edelstahl bioreaktoren von 20 L bis 5000 L zur Verfügung — mit CIP/SIP für schnelle Reinigungszyklen. Resea Biotec berät Sie gerne bei der Auswahl des passenden Systems.
Mikrobielle Kulturen — insbesondere Bakterien und Hefen — wachsen ausserordentlich schnell und erzeugen dabei erhebliche Mengen an Stoffwechselwärme sowie einen hohen Sauerstoffbedarf. Die Applikon-Bioreaktoren sind auf genau diese Anforderungen ausgelegt: optimierter Gastransfer mit hohem kLa-Wert, Begasung mit Luft oder Luft/O₂-Gemischen sowie leistungsfähige Rührersysteme für eine effiziente Durchmischung. Die Temperaturregelung erfolgt präzise über Heiz-/Kühlmäntel oder Peltier-Elemente im Kleinmassstab. So werden pH-Schwankungen, Schaumbildung und die Ansammlung von Nebenprodukten wie Acetat oder Ethanol zuverlässig kontrolliert.
Ja — das ist einer der grössten Vorteile der Applikon-Plattform. Dank eines konsistenten H/D-Designs (Höhen-Durchmesser-Verhältnis) über alle Bioreaktorgrössen hinweg bleiben Mischcharakteristik, Gasübertragung und Regelungsverhalten beim Scale-up vergleichbar. Prozessparameter, die im MiniBio mit 50 mL Arbeitsvolumen entwickelt wurden, lassen sich so zuverlässig auf Edelstahlbioreaktoren mit bis zu 5000 L übertragen — ohne aufwendige Neuoptimierung. Das spart Zeit, reduziert Entwicklungskosten und gibt Ihnen die Sicherheit, dass Ihre Ergebnisse aus der Forschung auch im Produktionsmassstab reproduzierbar sind.
Applikon Bioreaktoren bei Resea Biotec unterstützen die Herstellung eines breiten Spektrums mikrobieller Produkte — darunter rekombinante Proteine und Enzyme für pharmazeutische und industrielle Anwendungen, Biotherapeutika wie Impfstoffe und Antikörperfragmente, Antibiotika und sekundäre Metaboliten, Biokraftstoffe und biobasierte Chemikalien sowie Lebensmittelzutaten und Getränkekomponenten. Sowohl prokaryotische Bakterien wie E. coli als auch eukaryotische Hefen wie Saccharomyces cerevisiae oder Pichia pastoris werden routinemässig in Applikon Glas- und Edelstahl-Bioreaktoren kultiviert — vom MiniBio bis zum 5.000-L-Produktionssystem.
Bei schnell wachsenden Mikroorganismen wie E. coli kann eine unkontrollierte Glucosezufuhr zu Überlaufmetabolismus führen — erkennbar an Acetatakkumulation bei Bakterien oder Ethanolbildung bei Hefen — was Zellwachstum, Produktausbeute und Prozessstabilität beeinträchtigt. Applikon Bioreaktoren begegnen diesem Problem durch präzise Fed-Batch-Strategien mit geregelter Kohlenstoff- und Stickstoffzufuhr, gekoppelt mit Echtzeit-Überwachung von Biomasse, Substraten und Stoffwechselprodukten. Das Livit Flex Steuerungssystem ermöglicht automatisierte Feedregelungen, die den Metabolismus in der optimalen Zone halten — für maximale Zelldichten über 100 g/L Biotrockenmasse ohne Qualitätsverlust. Erfahren Sie mehr über unsere Paketlösungen für komplette Fermentations-Workflows.