Applikationen

Mikroorganismen

Auf dem Gebiet der industriellen Mikrobiologie ist die Kultivierung von Mikroorganismen durch Fermentation in Bioreaktoren ein wichtiger Bestandteil für die Herstellung eines breiten Spektrums mikrobieller Produkte, von Antibiotika über Biokraftstoffe bis hin zu Nahrungsmitteln und Getränken. Das Bioreaktor Portfolio von Applikon ist führend in diesem Technologiebereich und bietet Präzision und Kontrolle im mikrobiellen Kultivierungsprozess. Die hochwertigen Bioreaktoren wurden speziell für die vielfältigen Anforderungen der mikrobiellen Fermentation entwickelt und eignen sich für verschiedene Arten von Mikroorganismen, darunter Bakterien, Hefen und Pilze. Dank der breiten Produktpalette von Applikon, die von Mini-Bioreaktoren mit einem Arbeitsvolumen von 50 ml bis hin zu grossen Edelstahlbioreaktoren mit einem Volumen von 5000 L reicht, können mikrobielle Prozesse leicht von der Forschung bis zur Produktion skaliert werden.

Bioreaktor für mikrobielle Prozesse: Nutzung des mikrobiellen Potenzials

Der Applikon Mini Bioreaktor bildet die Essenz der mikrobiellen Fermentationstechnologie und ermöglicht die Kultivierung von Mikroorganismen in sehr kleinem Massstab. Er dient als Fermenter für Bakterien und Hefe und erweist sich als wichtiges Instrument für die Herstellung einer breiten Palette von biotechnologischen Produkten, von Arzneimitteln bis hin zu Biokraftstoffen. Dieser Bioreaktor kombiniert präzise Steuerung mit Flexibilität und ermöglicht es Forschern und Biotechnologen in der Industrie, Parameter wie Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Durchmischung so einzustellen, dass sie den spezifischen Anforderungen der verschiedenen Mikrobenstämme gerecht werden. Mit dem MiniBio können Forscher auf kleinstem Raum sehr präzise und wertvolle Daten generieren und so die Grundlage für eine Produktion im Grossmassstab schaffen. 

Der Prozess der mikrobiellen Fermentation im Applikon Mini Bioreaktor

Initialisierung und Sterilisation

Vor Beginn jeder Kultivierung wird der Applikon Mini Bio vorbereitet und zusammengebaut, die Sensoren werden kalibriert und der Bioreaktor wird sterilisiert. Die Sterilisation des Bioreaktors in einem Autoklaven gewährleistet eine sterile Umgebung und garantiert, dass alle Systemkomponenten frei von unerwünschten Verunreinigungen sind. Die Integrität und Reinheit der mikrobiellen Kultur ist die Grundlage für erfolgreiche Fermentationsergebnisse.

Inokulation: Die Basis für eine konstante Fermentation

Die Inokulation beginnt mit der Zufuhr einer sorgfältig vorbereiteten mikrobiellen Starterkultur. Der Aufbau des Applikon Mini Bio ermöglicht eine kurze Mischzeit, um eine optimale Inokulation in das Kulturmedium zu gewährleisten. Damit wird die Grundlage für ein homogenes mikrobielles Wachstum und hohe Erträge geschaffen. Präzision ist entscheidend für den Aufbau einer initialen Zellpopulation, welche die volle Kapazität des Bioreaktors für eine konstante Fermentation nutzt.

Optimale Wachstumsbedingungen

Der Bioreaktor steuert die essentiellen Prozessparameter, welche für das mikrobielle Wachstum und die Produktion von Metaboliten erforderlich sind:

  • Temperatur: Das individuell konfigurierbare Regelsystem passt die Temperatur an die Stoffwechselbedürfnisse der verschiedenen Mikrooranismen an und gewährleistet eine optimale Enzymaktivität.
  • pH-Wert: Die kontinuierliche Überwachung und automatische Anpassung des pH-Wertes sind entscheidend für die Gewährleistung der enzymatischen Stabilität und der allgemeinen Zustands der Kultur. 
  • Gelöster Sauerstoff: Die Sauerstofftransferraten werden je nach den aeroben oder anaeroben Bedürfnissen der Mikroorganismen fein abgestimmt. So wird eine ausreichende Sauerstoffverfügbarkeit für aerobe Kulturen gewährleistet und gleichzeitig oxidativer Stress verhindert.
  • Durchmischung: Zwei Rushton-Impeller sorgen für eine homogene Mischung von Nährstoffen und Zellen, erleichtern den effektiven Gasaustausch und verhindern Zellsedimentation, was die Effizienz des Stoffwechsels erhöht.

Strategien zur Nährstoffzufuhr 

Mit dem Applikon Mini Bio sind vielseitige Nährstoffstrategien möglich, darunter Batch-, Fed-Batch- und kontinuierliche Verfahren, die eine gezielte Steuerung der Nährstoffversorgung erlauben. Diese Strategien maximieren die Produktausbeute und erhalten die Produktivität der Mikroorganismen aufrecht, während die Bildung unerwünschter Nebenprodukte und Stoffwechselprodukte minimiert wird. Automatisierte Dosierungssysteme passen die Nährstoffzufuhr auf der Grundlage von Online Messung der Biomassekonzentration und der Stoffwechselaktivität an, optimieren die Wachstumsbedingungen und steigern die Effizienz der Fermentation.

Überwachung und Kontrolle

Ausgestattet mit hochmodernen Sensoren bietet der Applikon Mini Bioreaktor eine Echtzeitüberwachung kritischer Parameter wie pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Temperatur. Die kontinuierliche Überwachung ermöglicht eine konstante Regelung der Parameter und stellt sicher, dass sich die Kultur unter optimalen Bedingungen entwickelt, bis die gewünschte Zelldichte oder Produktkonzentration erreicht ist. 

Vorteile des Applikon Mini Bioreaktors für die mikrobielle Fermentation

Der Applikon MiniBio bietet mehrere Vorteile für die mikrobielle Fermentation:

  • Skalierbarkeit: Das Bioreaktordesign erlaubt ein reibungsloses Scale-up von mikrobiologischen Prozessen vom Forschungs- zum Produktionsmassstab. Das Produktportfolio von Applikon reicht von Mini Bio mit 50 ml Arbeitsvolumen bis hin zu grossen Edelstahlbioreaktoren mit 5000 L Volumen. 
  • Flexibel: Das System eignet sich für ein breites Spektrum mikrobieller Organismen und Fermentationsstrategien, einschliesslich aerober oder anaerober Organismen sowie Hefekulturen für organische Prozesse. 
  • Kontrolle und Präzision: Innovative Kontrollsysteme ermöglichen eine präzise Regelung der Prozessparameter, um die Produktivität der Mikroorganismen und die Qualität der Endprodukte zu verbessern.
  • Effizienz: Das System wurde für Hochzelldichten und hohe Produktausbeuten optimiert, was es zu einer kosteneffizienten Lösung für mikrobielle Fermentation macht.

Die Vorzüge des Applikon Bioreaktors

Der Applikon MiniBio stellt ein High-End Gerät der Biotechnolgie dar, welches perfekt für die Anforderungen der mikrobiellen Fermentation geeignet ist. Dank ausgefeilten Funktionen können im kleinen Massstab hohe Ausbeuten an Biomasse und Endprodukten erzielt werden, was den Mini Bio zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Biotech Industrie macht. Der Applikon Mini Bioreaktor bietet sowohl für Bakterien als auch Hefekulturen eine zuverlässige und effiziente Plattform für die Fermentation und erweitert die Möglichkeiten in der Biotech Forschung und Produktion.

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