Thomas_IR_Logo.jpg
bioprocessing fermentation banner

바이오프로세싱 - 발효

바이오프로세싱 흐름의 발효 프로세스 및 바이오리액터용 연동 펌프 선택 방법에 대해 알아보십시오.

발효란 무엇인가요?

발효는 물질을 더 단순한 성분으로 분해하여 배지에서 특정한 화학적 및/또는 물리적 변화를 일으키는 과정입니다. 발효는 유기물 배양을 위한 최적의 환경을 유지하도록 설계된 바이오리액터(또는 발효기)라는 용기에서 이루어집니다.

최적의 발효 환경을 위한 요구 사항

  • 세포 무결성을 유지하기 위해 매우 정확하고 완만하게 제어되는 흐름.
  • 사료, 산, 염기 및 거품 방지 유체의 정밀한 취급.
  • 교차 오염이 없는 일회용 적용 가능성

바이오리액터의 역할

앞서 언급했듯이 생물 반응기는 모든 미생물학적 및 생화학 반응이 일어나는 곳이기 때문에 생물학적 과정의 핵심입니다. 더 구체적으로 말하면, 효소나 전체 세포가 생화학 물질을 생성물로 변환할 수 있는 효과적인 환경을 제공하도록 설계된 용기입니다.

효과적인 환경이란 정확히 무엇을 의미할까요?

바이오리액터의 관점에서 이는 충분한 가스 공급, 적절한 pH 수준과 온도 유지, 영양분, 산, 염기, 거품 방지 또는 산소 공급을 통해 성장을 성공적으로 유지하는 것을 의미합니다. 이러한 모든 기능을 수행하려면 적절한 펌프 기술을 구현해야 합니다.

knowledge hub - bioprocessing - bioreactor

올바른 펌프 선택

바이오 프로세스 엔지니어는 올바른 펌프를 선택할 때 다음 요소를 고려해야 합니다:

• 유체 점도

유체의 점도가 높을수록 펌프에 가해지는 힘이 커지므로 펌프는 충분히 견고해야 하며, 적절한 수준의 드래그 토크를 제공하는 모터가 장착되어 있어야 합니다.

• 전단력에 대한 유체의 민감도

일부 유체는 전단력에 매우 민감하므로 올바른 펌프는 유체 성분의 변화(예: 높은 전단력으로 인한 유체 내 세포 파괴)를 초래하지 않는 부드러운 펌핑 동작을 보장해야 합니다.

• 유체 경로의 멸균 필요성

무균 환경은 무균 발효의 성공 여부를 결정하는 중요한 요소이므로 유기물과 하드웨어 부품의 접촉은 가장 높은 위생 기준을 따르는 부분으로만 제한되어야 합니다.

• 정확성 및 정밀성

유기액을 바이오리액터에 정확하고 정밀하게 전달하는 것은 발효 공정의 중요한 측면입니다. 달성 가능한 정확도와 정밀도는 펌프 기술에 따라 크게 달라집니다. 가능한 한 우수한 정확도와 정밀도를 달성하기 위해 센서를 보정하고 사용하면 특정 펌프 기술에 내재된 한계를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

바이오리액터에 적합한 펌프가 중요한 이유는 무엇일까요?

올바른 펌프가 중요한 이유발효에서 펌프가 하는 가장 중요한 역할은 바이오리액터에 들어가는 여러 가지 중요한 성분을 조절하는 것입니다. 여기에는 pH 수준 측정 및 제어, 영양분 공급, 압력 측정, 거품 형성 방지 등이 포함됩니다.

영양분 공급 펌프(1)

바이오 프로세스 중에 미생물은 일반적으로 펌프를 통해 공급되는 물 또는 고점도 포도당 용액을 포함한 다양한 영양분을 소비합니다. 또한 펌프가 유체 공급을 기하급수적으로 늘릴 수 있도록 다양한 공급 프로파일을 제공해야 하며, 이는 바이오리액터에서 바람직할 수 있습니다.

산 및 염기 펌프(2,3)

바이오리액터 내에서 원하는 환경을 유지하기 위해 산 또는 염기를 추가해야 하는 경우가 있습니다. 이는 일반적으로 장치 내부의 pH 수준을 감지하여 알 수 있습니다. 물질은 튜브와 펌프를 통해 배양 용기에 첨가되지만 농도를 능숙하게 조절해야 합니다.

거품 방지 펌프(4)

거품은 일반적으로 바이오리액터에서 발효 과정에서 가스의 흐름을 차단할 수 있기 때문에 원치 않는 부작용입니다. 이 경우 거품 형성을 제어하기 위해 펌프를 사용하고, 필요한 경우 거품 방지 유체를 펌핑하여 거품을 제어합니다.

white-papers_bioprocessing-fermentation_section_5.jpg

연동 펌프 - 바이오리액터의 필수 구성 요소

바이오리액터의 요구 사항을 고려할 때 이상적인 펌프 기술은 연동 펌프입니다. 점도가 높은 경우에도 액체를 정확하고 부드럽게 공급하고 각 유체의 무결성을 유지할 수 있는 능력이 뛰어나기 때문입니다. 또한 연동식 펌프에서는 튜브가 유체와 접촉하는 유일한 구성 요소이기 때문에 고품질 튜브를 사용하여 높은 위생 기준을 쉽게 준수할 수 있습니다.

연동 펌프 기술에 대해 자세히 알아보려면 전용 웹사이트를 방문하고, 바이오 프로세싱에서 매체를 이송하기 위해 특별히 개발된 새로운 최첨단 연동 펌프 ETL500을 확인하는 것도 잊지 마세요.

white-papers_bioprocessing-fermentation_section_6.jpg

자세히 알아보기 | 추가 리소스

바이오 프로세싱 흐름의 발효 공정과 바이오리액터용 연동 펌프 선택 방법에 대해 자세히 알아보세요.

white-papers_bioprocessing-fermentation_section_7.jpg