中试生物反应器50L-500L

中试生物反应器（50L-500L）是介于实验室规模与工业生产之间的关键设备，用于工艺放大、优化及小批量生产。其核心功能是模拟工业环境，验证培养或发酵工艺的可行

性，确保参数（如溶氧、pH、温度、搅拌）的可控性和重复性。 

一、设备组成 

1. 反应罐：不锈钢（316L）材质，耐高压灭菌，配备夹套或电加热控温。 

2. 搅拌系统：机械密封电机、多级搅拌桨（如轴向流+径向流组合），优化混合与氧传递。 

3. 控制系统：PLC/SCADA系统，集成pH、DO、温度、泡沫等传感器，支持自动化调节。 

4. 辅助系统： 

- 通气系统：空气/O₂/CO₂混合装置，结合微孔分布器提高溶氧。 

- 补料系统：蠕动泵或计量泵，实现精准营养添加。 

- 灭菌系统：CIP/SIP（在线清洗/灭菌）功能，确保无菌环境。 

二、工作原理 

通过搅拌与通气维持培养体系均一性，传感器实时监测关键参数并反馈至控制系统，自动调节搅拌速率、气体流量或补料策略。例如，高密度培养时采用阶梯式溶氧控制，或

通过pH-stat策略优化代谢流。

三、设计方法 

1. 规模放大原则：基于恒定体积功率（P/V）、溶氧系数（kLa）或剪切力进行比例放大。 

2. 结构设计： 

- 罐体：高径比（2:1-3:1）平衡混合与通气效率。 

- 搅拌：组合桨叶（如斜叶+涡轮桨）兼顾低剪切与高传质。 

3. 安全设计：压力/温度报警、防爆膜，符合GMP/ASME标准。 

四、操作流程 

1. 准备：CIP/SIP灭菌，校准传感器，装入培养基。 

2. 运行：接种后设定参数（如DO≥30%、搅拌100-500rpm），启动自动控制，定期取样检测。 

3. 收料：培养结束后收集产物，执行清洗与维护。 

五、维护保养 

1. 日常维护：检查密封件、润滑轴承，清洁传感器。 

2. 定期维护：更换过滤器（空气/补料管路），验证灭菌效果，校准仪表。 

3. 故障处理：如搅拌异常需检查电机负载，溶氧波动可能需清洁或更换DO电极。