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上海銳元機(jī)械設(shè)備有限公司
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技術(shù)文章

高校生物發(fā)酵及下游工程平臺方案建設(shè)

一、建設(shè)目標(biāo)
1. 核心定位
- 構(gòu)建集菌種開發(fā)、發(fā)酵工藝優(yōu)化、產(chǎn)物分離純化、分析檢測于一體的中試技術(shù)平臺，服務(wù)于高校科研、教學(xué)及產(chǎn)學(xué)研合作。
- 支撐從實驗室小試到工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)驗證與放大研究，解決生物制造領(lǐng)域“*后一公里”轉(zhuǎn)化難題。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域
- 微生物發(fā)酵（***、酶制劑、有機(jī)酸等）、基因工程菌/細(xì)胞培養(yǎng)、生物燃料、生物基材料等。

二、平臺功能模塊設(shè)計
1. 生物發(fā)酵模塊
- 設(shè)備需求：
- 發(fā)酵系統(tǒng)：多規(guī)格發(fā)酵罐（5L-500L），涵蓋實驗室小試到中試規(guī)模，配備在線監(jiān)測（pH、DO、溫度、溶氧、補(bǔ)料控制等）。
- 配套設(shè)備：**系統(tǒng)（高壓**器、在位**系統(tǒng)）、種子罐、空氣壓縮機(jī)、冷水機(jī)組、發(fā)酵尾氣分析儀。
- 技術(shù)能力：
- 高通量發(fā)酵工藝優(yōu)化、連續(xù)發(fā)酵、高密度培養(yǎng)、代謝調(diào)控等。
2. 下游分離純化模塊
- 設(shè)備需求：
- 初級分離：離心機(jī)（連續(xù)流/管式）、膜過濾系統(tǒng)（超濾、微濾）、板框壓濾機(jī)。
- 精細(xì)純化：層析系統(tǒng)（AKTA系列）、離子交換柱、凝膠過濾柱、親和層析柱。
- 濃縮干燥：真空濃縮儀、噴霧干燥機(jī)、冷凍干燥機(jī)。
- 技術(shù)能力：
- 多級分離工藝開發(fā)、蛋白/酶純化、產(chǎn)物回收率優(yōu)化。
3. 分析檢測與質(zhì)量控制模塊
- 設(shè)備需求：
- 理化分析：HPLC、GC、紫外分光光度計、電導(dǎo)率儀、生物傳感器。
- 生物分析：SDS-PAGE、Western Blot、酶活檢測系統(tǒng)、微生物活菌計數(shù)儀。
- 快速檢測：在線取樣系統(tǒng)、近紅外（NIR）實時監(jiān)測。
4. 智能化控制與數(shù)據(jù)管理
- 系統(tǒng)建設(shè)：
- 發(fā)酵過程自動化控制系統(tǒng)（SCADA/DCS）、數(shù)據(jù)采集與處理軟件（如BioCommand）。
- 數(shù)據(jù)庫平臺：整合發(fā)酵參數(shù)、產(chǎn)物收率、工藝優(yōu)化數(shù)據(jù)，支持AI建模與工藝預(yù)測。
三、空間布局與**規(guī)劃
1. 分區(qū)設(shè)計
- 潔凈區(qū)：菌種制備、無菌操作（生物**柜、超凈工作臺）。
- 發(fā)酵區(qū)：獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，防爆設(shè)計（針對易燃易爆氣體）。
- 下游處理區(qū)：分區(qū)處理不同純度產(chǎn)物，避免交叉污染。
- 廢棄物處理：配備高溫**、生物廢水處理系統(tǒng)。
2. **規(guī)范
- 符合生物**二級（BSL-2）標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置應(yīng)急噴淋裝置、氣體泄漏報警系統(tǒng)。
- 制定標(biāo)準(zhǔn)操作流程（SOP），包括設(shè)備操作、廢棄物處理、應(yīng)急預(yù)案。
四、運(yùn)行管理與技術(shù)支撐
1. 團(tuán)隊配置
- 專職技術(shù)人員（發(fā)酵工藝、分離工程、設(shè)備維護(hù)）、數(shù)據(jù)分析師。
- 校企合作專家委員會指導(dǎo)技術(shù)路線。
2. 服務(wù)模式
- 對內(nèi)服務(wù)：支持課題組科研項目、學(xué)生實訓(xùn)課程。
- 對外合作：承接企業(yè)技術(shù)開發(fā)、中試生產(chǎn)、工藝驗證服務(wù)。
3. 培訓(xùn)體系
- 定期開展設(shè)備操作、GMP規(guī)范、**培訓(xùn)。

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