Aplicações de Biorreatores: da Pesquisa à Indústria

Aplicações de biorreatores: qual configuração atende melhor a cada processo?

Na fermentação de microrganismos com alta demanda de oxigênio, o KLF oferece agitação de alta intensidade e esterilização in situ, enquanto o Taberis Parasmart permite comparar até oito cultivos em paralelo. Para células sensíveis ao cisalhamento, o KLF Cell e a linha LP/P oferecem configurações específicas de agitação, gaseificação e perfusão. No escalonamento de bioprocessos, o NLF, com volumes de trabalho de 11 a 20 litros, permite avançar para sistemas em aço inoxidável, enquanto a LP/P atende volumes de até 1.000 litros. Essas diferenças ajudam a identificar a configuração de biorreator mais adequada às exigências de cada processo.

Fermentação microbiana com alta demanda de oxigênio

Na produção aeróbia de enzimas, biomassa e determinados bioinsumos, o consumo de oxigênio pode limitar a produtividade. A seleção deve considerar a capacidade de transferência de oxigênio (kLa), a geometria do vaso e o conjunto de agitação e aeração. Essa exigência torna-se especialmente relevante em cultivos de alta densidade celular.

Biorreatores para fermentação microbiana aeróbia

KLF Microbial: transferência de oxigênio em bancada

O KLF Microbial combina agitação inferior, impelidores de disco com pás planas e chicanas para promover mistura radial. Disponível com volumes de trabalho de 1,6 a 2,5 litros, permite estudar estratégias de oxigenação e alimentação com esterilização in situ.

Conheça o biorreator KLF.

NLF: desenvolvimento e escalonamento

O NLF oferece volumes úteis de 11, 13 e 20 litros, com alternativas de turbinas Rushton, impelidores de pás inclinadas e diferentes sistemas de dispersão de gases. Permite investigar a transferência de oxigênio em um vaso de aço inoxidável, com esterilização in situ e até oito linhas individuais de gás.

Conheça o biorreator NLF.

LP/P: fermentação aeróbia em volumes maiores

A linha LP/P contempla volumes úteis de aproximadamente 28 a 1.000 litros e disponibiliza sistemas de agitação de elevada potência para microrganismos com alta demanda de oxigênio. A configuração pode incorporar turbinas Rushton, diferentes spargers e até oito linhas de gás.

Conheça a linha LP/P.

Comparação técnica para fermentação aeróbia

Na fermentação aeróbia, a capacidade de transferência de oxigênio nas condições reais do cultivo é mais relevante do que o número isolado de linhas de gás ou a rotação máxima do agitador.

Triagem paralela de meios e condições de cultivo

Na seleção de meios, temperaturas e estratégias de alimentação, a quantidade de condições investigadas pode determinar o ritmo do desenvolvimento. Sistemas paralelos permitem comparar cultivos simultaneamente, enquanto plataformas individuais são utilizadas para aprofundar as condições selecionadas.

Biorreatores para triagem e otimização de bioprocessos

Taberis Parasmart: até oito cultivos independentes

O Taberis Parasmart permite operar até oito processos independentes com controle centralizado. A arquitetura é voltada à comparação de condições experimentais, com monitoramento em tempo real, controle em cascata e execução automatizada de receitas.

Taberis Prime A: desenvolvimento após a triagem

O Prime A é uma alternativa para aprofundar condições selecionadas em um biorreator de bancada individual. Utiliza esterilização em autoclave e oferece controle e registro dos parâmetros de cultivo por meio do BioSCADA II.

Taberis Xpert A: maior flexibilidade experimental

O Xpert A acrescenta modularidade para processos que exigem diferentes estratégias de alimentação, controle e instrumentação. É uma opção para estudos batch, fed-batch e perfusão com esterilização em autoclave.

Compare as configurações Taberis.

Comparação técnica para triagem e desenvolvimento

O Parasmart atende à comparação de múltiplas condições; Prime e Xpert permitem aprofundar o desenvolvimento, com a Xpert oferecendo maior flexibilidade de configuração.

Produção de enzimas e ingredientes por fermentação fed-batch

Em fermentações destinadas à produção de enzimas, proteínas e ingredientes, a alimentação de substratos pode influenciar diretamente o metabolismo e a produtividade. Processos fed-batch exigem dosagem controlada, acompanhamento dos parâmetros de cultivo e possibilidade de executar perfis de alimentação ao longo da fermentação.

Biorreatores para fermentação fed-batch controlada

Taberis Prime I: alimentação controlada em bancada

O Prime I reúne recursos de controle e dosagem para desenvolvimento de fermentações em bancada. Sua esterilização in situ, incluindo o dreno inferior, também permite investigar procedimentos de colheita e transferência fechadas.

Taberis Xpert I: estratégias de alimentação mais complexas

O Xpert I oferece uma plataforma modular para batch, fed-batch e perfusão. O BioSCADA II permite trabalhar com perfis de setpoint, sequências de operação e estratégias de alimentação, incluindo perfis exponenciais.

Conheça o Taberis Expert I Twin.

NLF: desenvolvimento de fed-batch em escala maior

O NLF oferece até seis bombas de dosagem e integração com instrumentação adicional. É uma alternativa quando a estratégia de alimentação precisa ser estudada em volumes de 11 a 20 litros, com vaso em aço inoxidável e recursos de automação.

Comparação técnica para fed-batch

Em fed-batch, a decisão depende da capacidade de executar o perfil de alimentação exigido, incluindo faixa de vazão, controle das bombas e integração com as variáveis do processo.

Cultura de células de mamíferos sensíveis ao cisalhamento

Na produção de anticorpos monoclonais e outras proteínas recombinantes, a configuração de mistura e gaseificação precisa preservar a viabilidade celular. Além do fornecimento de oxigênio, devem ser considerados a remoção de CO2 e os efeitos hidrodinâmicos da agitação e das bolhas.

Biorreatores para cultivo de células de mamíferos

KLF Cell: mistura suave em bancada

O KLF Cell possui sistema de agitação adaptado a baixo cisalhamento, fundo arredondado para favorecer a mistura em rotações reduzidas e alternativas de gaseificação para cultura celular. O controle térmico utiliza uma camisa de aquecimento durante o cultivo.

Conheça o KLF Cell.

LP/P: gaseificação especializada e maior escala

A linha LP/P oferece alternativas de gaseificação superficial e sem bolhas, além de impelidores adequados à configuração de cultura celular. Também permite esterilizar o vaso vazio, recurso relevante quando o processo utiliza meios com componentes sensíveis ao calor.

Conheça a linha LP/P.

Biorreatores de produção: cultivo celular industrial

Para capacidades de 30 a 25.000 litros, os sistemas de produção incluem opções de impelidores largos em baixas rotações, gaseificação superficial ou sem bolhas e integração com sistemas auxiliares de gases e temperatura.

Conheça os biorreatores de produção.

Comparação técnica para cultura celular

Para células sensíveis, a seleção deve equilibrar mistura, transferência de gases e viabilidade celular; maior intensidade de agitação não representa necessariamente melhor desempenho.

Cultivo celular em perfusão e alta densidade

A perfusão permite renovar o meio de cultura enquanto as células permanecem no biorreator. Para sua implementação, o sistema precisa integrar alimentação, retirada de meio e retenção celular sem comprometer a operação do cultivo.

Biorreatores para cultura celular em perfusão

KLF Cell: filtro rotativo com acionamento independente

O KLF Cell oferece a possibilidade de utilizar acionamentos independentes para o agitador e o filtro rotativo de perfusão. Essa configuração permite investigar a retenção celular sem vincular necessariamente a rotação do filtro à velocidade de agitação do cultivo.

Taberis Xpert: plataforma modular para perfusão

As configurações Xpert A e Xpert I contemplam processos de perfusão. A escolha depende dos recursos de dosagem, controle e esterilização necessários, além do sistema de retenção celular selecionado para o processo.

Veja as configurações Taberis Xpert.

LP/P: perfusão em volumes intermediários

A LP/P disponibiliza filtros rotativos para perfusão, alternativas de gaseificação sem bolhas e sistemas de dosagem e transferência. Esses recursos permitem configurar processos com retenção celular em volumes superiores aos de bancada.

Comparação técnica para perfusão

Em perfusão, a compatibilidade do sistema de retenção com as características das células e com a vazão de renovação do meio é decisiva para a configuração.

Escalonamento de bioprocessos e produção industrial

Na transferência entre bancada, piloto e produção, manter apenas pH e temperatura não garante condições equivalentes. Mudanças de geometria afetam mistura, transferência de oxigênio, cisalhamento e remoção de calor. Por isso, a seleção precisa considerar os critérios de scale-up estabelecidos para o processo.

Biorreatores para scale-up e produção industrial

NLF: transição para vaso de aço inoxidável

Com 11 a 20 litros de volume útil, o NLF permite investigar o escalonamento em um sistema de aço inoxidável, com alternativas de agitação, SIP, CIP e automação. A configuração pode ser utilizada em estudos de scale-up, scale-down e produção em menor escala.

LP/P: escalonamento e lotes de produção

A LP/P amplia o volume útil para aproximadamente 28 a 1.000 litros, com sistemas de agitação, gaseificação e esterilização configuráveis. A automação por BioSCADA permite integrar controle, registros de processo e sequências operacionais.

Conheça as capacidades LP/P.

Plantas de biofermentadores: produção microbiana industrial

Para fermentação industrial, trabalhamos com projetos de biofermentadores de 30 a 50.000 litros de capacidade, dimensionados conforme o microrganismo e a aplicação. O projeto pode incorporar estratégias específicas de agitação, oxigenação, remoção de calor, controle de espuma e integração com a planta.

Conheça as plantas de biofermentadores.

Comparação técnica para escalonamento

No scale-up, o volume define a capacidade, mas são a geometria, a transferência de massa e o controle térmico que determinam quais condições do cultivo podem ser reproduzidas.

Como definir o biorreator para sua aplicação?

A configuração mais adequada depende do processo que será executado. Para fermentações aeróbias, priorize a transferência de oxigênio; para triagem, a capacidade de comparar condições; para fed-batch, os recursos de dosagem; para cultura celular, as estratégias de mistura e gaseificação; e para escalonamento, a compatibilidade entre as condições de operação nas diferentes escalas.

A Dafratec oferece soluções Bioengineering para pesquisa, desenvolvimento e produção, com suporte à seleção das configurações conforme as necessidades de cada cultivo.

Conheça nossa linha de biorreatores e biofermentadores.