Nicro vereint Fermentationstechnik mit der Raman-Technologie von Endress+Hauser und Analysedienstleistungen von BICRO BIOCentre, um eine umfassende Lösung für Fermentationsprozesse zu entwickeln. Die Inline-Überwachung ersetzt die zeitaufwendige Offline-Analyse durch Echtzeitmessungen von Metaboliten und Biomasse. Dadurch erhalten Wissenschaftler tiefere Prozesseinblicke. Außerdem werden rechtzeitige Eingriffe unterstützt, das Kontaminationsrisiko reduziert und eine optimierte Produktion sowie höhere Ausbeuten ermöglicht.
Die Ergebnisse: Schnellere, sicherere und produktivere Fermentation
35
Fermentationsprozesse haben die Amortisation erreicht
33%
mögliche Produktivitätssteigerung über einen Zeitraum von 10 Tagen
Die ursprüngliche Kostenanalyse ging von einer Amortisation nach 35 Fermentationsprozessen aus, als die Inline-Raman-Überwachung mit der Offline-Probenprüfung verglichen wurde. Die Analyse ergab zudem, dass die schnellere Durchlaufzeit der Raman-überwachten Fermentation die Anlagenproduktivität um 33 % über einen Zeitraum von 10 Tagen erhöhen könnte.
Die direkte Inline-Messung von Glycerin als Eingangssubstrat, Acetat als Nebenprodukt und OD600 für Biomassenwachstum liefert tiefere Einblicke in die Fermentationsleistung. Die Überwachung von mehreren Attributen über eine einzige Sonde ermöglicht Prozessentscheidungen, die auf aktuellen Bedingungen basieren anstatt auf zeitverzögerten Laborergebnissen. Die Ergebnisse umfassen:
Schnellere Prozessperioden durch durch Echtzeit-Überwachung der Metaboliten
Verbesserte Prozesssteuerung, die zu einer optimierten Produktion und höherer Ausbeute führt
Geringeres Kontaminationsrisiko durch eine Begrenzung der Offline-Probenhandhabung
Ein umfassendes Technologie-Lösungspaket für Fermentationsprozesse
„Die metabolische Umschaltung erfolgt nicht immer zum gleichen Zeitpunkt, und die Online-Überwachung ist der einzige Weg, um zu erkennen, wann genau eingegriffen werden muss.“
Maja Marinović, PhD, Head of Microbiology Laboratory, BICRO BIOCentre Ltd
Die Inline-Raman-Spektroskopie optimiert die Fermentationsüberwachung, indem sie Echtzeit-Messungen bereitstellt, den Probenahmeaufwand reduziert und die Betriebseffizienz steigert.
Die Herausforderung: Langwierige und risikoreiche Offline-Analysen ersetzen
Der Fermentationsverlauf lässt sich durch die Überwachung des gelösten Sauerstoffs im Medium abschätzen. Optische Dichte sowie Metabolitenkonzentrationen bieten zusätzliche Einblicke. Bisher wurden diese Parameter jedoch traditionell mittels zeitaufwendiger chromatographischer Verfahren offline gemessen.
Die Probenahme für die Analyse verzögert den Zugriff auf Prozessinformationen und erfordert zusätzlichen Handhabungsaufwand. Sie kann zudem ein Kontaminationsrisiko bergen und zum potenziellen Verlust einer wertvollen Charge führen. Nicro benötigte eine Lösung, die zeitnah Informationen über Metabolitenkonzentration und Biomassenwachstum bereitstellt, ohne dass sie auf wiederholte Offline-Probenahme angewiesen ist.
Unsere Lösung: Integrierte Raman-Überwachung für Fermentation
Nicro vereint seine Expertise im Bereich Fermentationstechnik mit Technologien und Dienstleistungen von BICRO BIOCentre und Endress+Hauser, um ein umfassendes Lösungspaket für Fermentationsprozesse bereitzustellen. Die Lösung umfasst:
Engineering und Design eines gesamten Fermentationssystems von Nicro
Ein Raman-Rxn-Analysator von Endress+Hauser
Eine Raman-Rxn-45-Sonde von Endress+Hauser
Analysedienstleistungen von BICRO BIOCentre
S-PACT-Modellierservices, die bei der Entwicklung von Analysenmodellen unterstützen
Die Raman-Sonde wird direkt inline installiert und überwacht die Glycerinkonzentration, die Acetatkonzentration und OD600 für das Biomassenwachstum. Mehrere Attribute können gleichzeitig über eine Sonde überwacht werden. Dies bietet eine Echtzeit-Ansicht der Fermentationsbedingungen und eliminiert die Verzögerung im Zusammenhang mit der Offline-Probenanalyse.
Inline-Informationen helfen Wissenschaftlern zudem dabei, Prozessereignisse zu erkennen, die möglicherweise nicht in jeder Charge an genau derselben Stelle auftreten. In der dokumentierten Anwendung ermöglichte das Online-Monitoring den Wissenschaftlern zu erkennen, wann Bakterien von einer Kohlenstoffquelle zur anderen wechselten, was den Eingriff am optimalen Fütterungspunkt unterstützte.
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Nicro ist ein kroatisches Unternehmen, dessen maßgeschneiderte Bioreaktoren die Pharma-, Biotech-, Lebensmittel- und Chemieindustrie in der Region entscheidend vorangebracht haben. Das in Kroatien ansässige Biotech-Gründerzentrum BIOCentre bietet Infrastruktur und Beratung für
die Prozessentwicklung und ermöglicht damit die Vermarktung neuer Produkte.
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