Systeme für die zelluläre Landwirtschaft – vorgelagerte Verarbeitung 

Der Bioreaktor ist das Herzstück jedes Verfahrens in der zellulären Landwirtschaft. Hier wird das Ausgangsmaterial in wertvolle Produkte umgewandelt. Bioreaktoren benötigen Systeme zur Steuerung von Parametern wie Temperatur, pH-Wert, Sauerstoff und Sterilität, um das Wachstum der Mikroorganismen zu erleichtern. Da jeder Mikroorganismus ganz spezifische Bedingungen bevorzugt, gilt es das Design des Bioreaktors auf die im Verfahren verwendeten Mikroorganismen zuzuschneiden, um Ertrag und Produktqualität zu maximieren. 

Mit langjähriger Erfahrung im Design von Bioreaktoren liefert Alfa Laval maßgeschneiderte Bioreaktoren für alle Arten von Fermentationsprozessen und -anwendungen – unabhängig von der Art des eingesetzten Mikroorganismus.  

Impf- und Primärfermenter statten wir mit allem, was nötig ist, aus: 

• Rühren: Um eine gleichmäßige Verteilung von Nährstoffen und Gas auf jede Zelle im Bioreaktor zu gewährleisten, muss der Inhalt des Bioreaktors zu jedem Zeitpunkt gründlich vermischt werden. Außerdem ist das Rühren erforderlich, um eine Bildung von Taschen mit zu hohen/niedrigen Temperaturen oder pH-Werten zu vermeiden. Eine optimale Rührleistung zu erzielen, ist ein wesentlicher Konstruktionsauftrag. Gleichzeitig muss das Design aber auch sicherstellen, dass die Scherbeanspruchung der Zellen nicht zu hoch ist. 

• Gasversorgung: Ganz gleich, ob Sauerstoff oder ein anderes Gas zum Einsatz kommt, entscheidend ist die Bauweise der Durchperlungssysteme, die für den optimalen Transfer des Gases aus den Blasen in das Kulturmedium sorgen und es den Mikroorganismen zur Verfügung stellen. Auch ist es wichtig, die einströmenden Gase zu filtern, um Sterilität zu gewährleisten. 
• Beimpfung: Jede Bioreaktion (Fermentation) beginnt mit der Beimpfung. Dabei wird eine Vorkultur mit Zellen aus einem Impffermenter oder einem Schüttelkolben eingebracht. Während der Beimpfung ist es entscheidend, sterile Bedingungen aufrechtzuerhalten, da andernfalls der gesamte Fermentationsansatz verloren geht. 

• Nährstoffzugabe: Bei vielen Bioreaktionen werden während des Fermentationsprozesses zusätzliche Nährstoffe zu den Ausgangsmedien hinzugefügt. Dies ermöglicht länger andauernde Reaktionen, doch ist dabei darauf zu achten, dass die eingebrachten Nährstoffe steril sind. Der Bioreaktor muss daher mit geeigneten Sterilisationssystemen ausgestattet sein, die sterile Filter oder Hitze einsetzen und damit dafür sorgen, dass die Nährstoffe keine fremden Zellen einbringen.
• Sterilisation: Vor Beginn der Bioreaktion ist der Bioreaktor gründlich zu sterilisieren. Hierfür wird Dampf in den Bioreaktor geblasen und über einen bestimmten Zeitraum auf einer hohen Temperatur gehalten. 
• Probenahme: Auch bei einer so trivialen Aufgabe wie der Probenahme ist Vorsicht geboten, denn dabei können fremde Zellen in die Kultur gelangen, die die gesamte Charge kontaminieren könnten. Der Bioreaktor muss daher mit geeigneten Probenahmesystemen ausgestattet sein, die den Bedienern ohne Risiko einer Kontaminierung der Kultur die Entnahme von Proben ermöglichen. 

• Abgasbehandlung: Einströmende Gase, die nicht absorbiert werden, müssen aus dem Bioreaktor abgeführt werden, um einen Druckaufbau zu verhindern. Das Abgassystem muss mit Filtern ausgestattet sein, die das überschüssige Gas entweichen lassen und dabei die Sterilität aufrechterhalten. 
• Temperaturregelung: Die Mikroorganismen erzeugen durch ihr Wachstum Wärme. Überschüssige Wärme wird normalerweise abgeführt, indem Kühlwasser in einem Mantel um den Bioreaktor zirkuliert und eine optimale Temperatur aufrechterhält.

Alle Alfa Laval Fermenter genügen strengsten Hygienestandards und gewährleisten somit einen erfolgreichen Fermentations-/Bioreaktionsprozess. 

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