Nicro ha combinato l'ingegneria dei sistemi di fermentazione con la tecnologia Raman di Endress+Hauser e i servizi di analisi di BICRO BIOCentre per creare una soluzione completa per i processi di fermentazione. Il monitoraggio in linea sostituisce le lunghe analisi offline con la misura in tempo reale di metaboliti e biomassa. Ciò consente ai ricercatori di ottenere informazioni più dettagliate sul processo, effettuare interventi tempestivi, ridurre il rischio di contaminazione e, di conseguenza, ottimizzare la produzione e aumentare la resa.
I risultati: una fermentazione più rapida, più sicura e più produttiva
35
Processi di fermentazione che hanno raggiunto il ritorno sull'investimento
33%
aumento potenziale di produttività su un periodo di 10 giorni
L'analisi del costo iniziale ha stimato un ritorno sull'investimento dopo 35 processi di fermentazione mettendo a confronto il monitoraggio Raman in linea con l'analisi dei campioni offline. L'analisi ha stabilito anche la maggiore rapidità del processo di fermentazione monitorata da Raman potrebbe aumentare la produttività dell'impianto del 33% su un periodo di 10 giorni.
Le informazioni in tempo reale migliorano il controllo della fermentazione
La misura diretta in linea del glicerolo come metabolita di partenza, dell'acetato come sottoprodotto e della OD600 per la crescita della biomassa fornisce informazioni più approfondite sulle prestazioni della fermentazione. Monitorando più attributi attraverso una singola sonda, la soluzione permette di basare le decisioni di processo sulle condizioni attuali, piuttosto che su risultati di laboratorio differiti. I risultati includono:
Tempi di ciclo del processo più rapidi grazie al monitoraggio in tempo reale dei metaboliti
Maggiore controllo del processo con i conseguenti vantaggi di ottimizzazione della produzione e aumento della resa
Riduzione del rischio di contaminazione grazie alla limitazione della manipolazione offline dei campioni
Monitoraggio simultaneo di più parametri di fermentazione
Riduzione del tempo tra i lotti
Una soluzione tecnologica completa per i processi di fermentazione
"Lo switch metabolico non avviene sempre nello stesso momento e il monitoraggio in linea è l'unico modo per sapere quando intervenire esattamente."
Maja Marinović, PhD, Head of Microbiology Laboratory, BICRO BIOCentre Ltd
La spettroscopia Raman in linea semplifica il monitoraggio della fermentazione fornendo misure in tempo reale, riducendo il lavoro di campionamento e migliorando l'efficienza operativa.
La sfida: sostituire la lenta e rischiosa analisi offline
Lo stato di avanzamento della fermentazione può essere stimato monitorando l'ossigeno disciolto nel fluido. La densità ottica e le concentrazioni dei metaboliti forniscono ulteriori informazioni ma questi parametri sono sempre stati misurati offline utilizzando tecniche cromatografiche che richiedono molto tempo.
Il prelievo dei campioni per l'analisi ritarda l'accesso alle informazioni di processo e aumenta la manipolazione. Questo, a sua volta, può creare un rischio di contaminazione e la potenziale perdita di lotti di valore. Nicro necessitava di una soluzione in grado di fornire informazioni tempestive sulla concentrazione dei metaboliti e la crescita della biomassa senza ricorrere a ripetuti campionamenti offline.
La nostra soluzione: monitoraggio Raman integrato per la fermentazione
Nicro ha combinato le sue competenze in ingegneria della fermentazione alle tecnologie di BICRO BIOCentre ed Endress+Hauser per fornire una soluzione completa per i processi di fermentazione. La soluzione include:
Progettazione e sviluppo di un sistema di fermentazione completo da parte di Nicro
Un analizzatore Raman Rxn di Endress+Hauser
Una sonda Raman Rxn-45 di Endress+Hauser
Servizi di analisi di BICRO BIOCentre
Servizi di modellazione di S-PACT a supporto dello sviluppo di modelli analitici
La sonda Raman viene installata direttamente in linea e controlla la concentrazione di glicerolo, la concentrazione di acetato e il valore della OD600 per la crescita della biomassa. Sono diversi gli attributi che possono essere monitorati simultaneamente attraverso un'unica sonda, fornendo una vista in tempo reale delle condizioni di fermentazione ed eliminando i ritardi associati all'analisi offline dei campioni.
Inoltre, le informazioni in linea aiutano gli scienziati a riconoscere eventi di processo che potrebbero non verificarsi esattamente nello stesso momento in ogni lotto. Nell'applicazione documentata, il monitoraggio in linea ha permesso ai ricercatori di identificare quando i batteri passavano da una fonte di carbonio all'altra, supportando l'intervento nel punto di alimentazione più idoneo.
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Nicro è un'azienda croata i cui bioreattori su misura hanno dato impulso all'ascesa dell'industria farmaceutica, biotecnologica, alimentare e chimica nella regione.
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