Решение для линии биологической ферментации
Комплексное решение для крупнотоннажной линии биологической ферментации (оборудовательная часть)
— Полный перечень оборудования от посевного танка 50 л до производственного танка 200 м³

1. Общая структура
Производственная линия выстроена по трехступенчатой схеме «верхний этап — средний этап — нижний этап» и поддерживает трехуровневое масштабирование 50 л → 5 м³ → 200 м³, охватывая более 20 видов ферментационной продукции, включая антибиотики, ферментные препараты, вакцины, пищевые ингредиенты и биохимические продукты на основе биосырья. Производственная мощность одной партии составляет 1–200 т, а годовая мощность может достигать 50 000 т.

2. Верхний этап процесса (подготовка посевного материала)
1. Банк бактерий/клеток
Жидкостный азотный резервуар при -196 ℃ + отслеживаемость по QR-коду обеспечивают сохранение активности штаммов в течение 10 лет.
2. Культивирование в колбах-шейкерах
Шейкер с постоянной температурой 250 мл–3 л, амплитуда 25 мм, скорость 50–400 об/мин, опционально CO₂.
3. Посевной танк
Посевной танк с магнитной мешалкой 50 л/300 л/1000 л, 316L, Ra ≤ 0,4 мкм, SIP 125 ℃/30 мин; pH, DO, температура — онлайн, ±0,2 ℃, ±0,02 pH.

3. Средний этап процесса (основная ферментация)
1. Ферментационный танк
• Типоразмеры: 10 м³, 50 м³, 200 м³ (возможна параллельная схема до 4 × 200 м³)
Конструкция: соотношение высоты к диаметру 2,5–3:1, рубашка с сотовой структурой + внешняя полутрубная двойная система охлаждения, механическое уплотнение (двухстороннее), верхний стерилизационный дыхательный фильтр из PTFE 0,22 мкм.
Смешивание: двухслойная шестилопастная мешалка Rushton + частотный преобразователь 50–250 об/мин, мощность 3–5 кВт/м³; нижняя кольцевая микропористая аэрация, насыщение растворенным кислородом >30%.
• Управление: DCS + BioPAT® MFCS, сбор данных в реальном времени по DO, pH, температуре, пенообразованию, давлению и массе; одним нажатием можно переключаться между режимами периодического, подпиточного и непрерывного процесса.
CIP/SIP: чистый пар 135 ℃ + щелочно-кислотный цикл, степень охвата очисткой 100%, цикл валидации ≤ 2 часов.

2. Система подачи сырья
6-канальное взвешивание и дозирование: источник углерода, источник азота, микроэлементы, регулятор pH, пеногаситель, индуктор; точность измерения ±0,2%, стерильный мембранный клапан, отбор проб без мертвых зон.

3. Очистка воздуха и отработанного газа
Компрессор воздуха → осушитель-холодильник → стерилизационный фильтр 0,01 мкм → ферментационный танк;
Отработанный газ проходит через конденсатор и фильтр 0,2 мкм, а VOC в отходящих газах контролируется онлайн, чтобы соответствовать экологическому требованию VOC ≤ 50 мг/м³.

4. Нижний этап процесса (разделение и очистка)
1. Разделение твердой и жидкой фаз
Дисковый центрифужный сепаратор 10 000 g, непрерывное удаление осадка, подходит для продукта с высоким содержанием твердых частиц до 30%.
Вакуумный барабанный фильтр площадью 20 м², работает непрерывно и автоматически очищает фильтровальную ткань.

2. Дезинтеграция клеток
Гомогенизатор высокого давления (1500–2000 бар), производительность 1–20 т/ч, контроль температуры ледяной воды на протяжении всего процесса <15 ℃.
Опционально: ультразвуковая установка или бак ферментативного гидролиза для обработки грамположительных бактерий.

3. Первичная очистка
Бак флокуляционного осаждения объемом 5 м³ с регулировкой pH и онлайн-контролем мутности;
Система ультрафильтрации TFF, площадь мембраны 50–400 м², тангенциальный поток <3 бар, коэффициент концентрирования 5–20 раз;
Адсорбционная колонна: ионообменная/гидрофобная хроматография, санитарное исполнение 316L, поддержка безразборной мойки и стерилизации (CIP/SIP).

4. Очистка и готовая продукция
Нанофильтрация/обратный осмос: обессоливание, концентрирование до 50% содержания сухих веществ;
Вакуумная ленточная сушилка: непрерывная сушка при 60 ℃, содержание влаги ≤ 3%;
• Лиофильная сушка: сублимационная сушилка 20 м², холодная ловушка -55 ℃, коэффициент сохранения жизнеспособных бактерий в порошке ≥ 80%;
Машина для сухого гранулирования: прессование порошка в гранулы 0,5–2 мм для удобства транспортировки и мгновенного растворения.

5. Инженерные системы и автоматизация
• Пар: 6 т/ч при 8 бар, генератор чистого пара;
Ледяная вода: этиленгликоль -5 ℃, 400 м³/ч, энергосберегающий двухпластинчатый теплообмен;
Сжатый воздух: безмасляный 0,8 МПа, стерилизующая фильтрация 0,01 мкм;
• Сточные воды: повторное использование MBR+RO, ХПК <80 мг/л;
Автоматизация: DCS+MES+SCADA, пакетная электронная подпись, соответствие 21 CFR Part 11; двойное питание ключевых клапанов, ИБП с гарантией 30 минут.

6. Типовой кейс (4 параллельных линии по 200 м³)
• Продукт: Пищевая глюкозооксидаза
Ферментация одной партии в течение 30 часов, выход фермента 60 000 Ед/мл
Годовая производственная мощность: 35 000 тонн ферментационного бульона → 6 000 тонн концентрированного раствора фермента → 1 500 тонн сухого порошка
• Срок окупаемости инвестиций: 3,2 года (включая строительные работы, инженерные системы и валидацию)

7. Резюме
Эта крупномасштабная линия биологической ферментации основана на принципе «стандартизированные модули + гибкие процессы», что позволяет одним нажатием переключаться между посевными аппаратами на 50 л и производством на 200 м³, непрерывной подачей и многоканальной очисткой. Она совместима с полным спектром продуктов — от антибиотиков до растительных ферментов, от вакцин до биохимикатов, реализуя концепцию «один завод — множество продуктов, быстрый выход на рынок».