JP7459244B2 - 産業規模での懸濁液中の細胞又は微生物の培養のためのバイオリアクタ又は発酵槽 - Google Patents
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- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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- C12N2506/1307—Differentiation of animal cells from one lineage to another; Differentiation of pluripotent cells from connective tissue cells, from mesenchymal cells from adult fibroblasts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12N2513/00—3D culture
Description
CO2(ガス)+H2O⇔H2CO3⇔HCO3 -+H+
決定された充填高さを有する液体培地中の培養物を収容する容器102と、
液体培地を攪拌するために容器内に設けられる攪拌器120と、
気泡10,10.1,10.2,10.3を液体培地に連続的に供給するように設けられる容器102の底部105に配置される第1のスパージャ150であって、気体が空気及び/又は酸素ガスから選択される、第1のスパージャ150と、
容器102内に配置されるとともに、更なる気泡及び/又は更なる酸素気泡20,20.1,20.2,20.3を液体培地に連続的に供給するために第1のスパージャ150の上方に設けられる第2のスパージャ160と、
を備え、
第2のスパージャ160は、バイオリアクタ内又は発酵槽100内の第1のスパージャ150の上方の距離ηの位置に配置され、ここで、ηは、第1のスパージャ150の少なくとも約0.4m上からバイオリアクタ又は発酵槽100の充填高さの最大約0.5m下まで、又は、
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽100の充填高さの約2/3まで、又は、
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽100の充填高さの約1/2まで、又は、
第1のスパージャの約0.4m上~第1のスパージャの約3.0m上又は約0.4m~約2.5m、又は約0.4m~約2.0m又は約0.4m~約1.5m又は約0.4~約1.0m又は約0.45~約0.90m又は約0.5~約0.80m又は約0.55~約0.70mの範囲内にあるように又は約0.6mにあるように選択される、バイオリアクタ又は発酵槽100。
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約2/3までの範囲内、又は
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約1/2までの範囲内、又は
約0.4m~約3.0m、又は約0.4m~約2.5m、又は約0.4m~約2.0m、又は約0.4m~約1.5mの範囲内、又は
約0.4~約1.0m又は約0.45~約0.90m又は約0.5~約0.80m又は約0.55~約0.70mの範囲内又は第1のスパージャの上方約0.6mのそれぞれ、
となるように選択される。
第1のスパージャの約0.6m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約2/3までの範囲内、又は
第1のスパージャの約0.6m上方又はバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約1/2、又は
第1のスパージャの約0.6m~約3.0m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約2.5m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約2.0m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約1.5m上方、又は
第1のスパージャの約0.6m~約1.0m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約0.90m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約0.80m上方又は第1のスパージャの約0.6m~約0.70m上方又は第1のスパージャの約0.6m上方、
となるように選択されてもよい。
産業規模の曝気攪拌バイオリアクタ又は発酵槽の高さにわたるCO2気相飽和濃度の評価は、以下の考慮事項に基づいて行われている。
したがって、最初に、気相の滞留時間分布の評価を以下のように行った。
より良く理解するために、以下の例が提示される。
第3のスパージャは、第2のスパージャと第3のスパージャとの間に距離η2、3を伴う位置に配置される。この例では、η2、3も0.6mになる。すなわち、第2のスパージャは、第1のスパージャの位置の0.6m上方に位置し、第3のスパージャは、第2のスパージャの0.6m上方に位置する。したがって、第3のスパージャは、第1のスパージャの2×η上方の距離に配置される。したがって、スパージャ間のη1、2及びη2、3は等しく大きい。存在する更なるスパージャは、η3、4、η4、5、η5、6、...とすることができる距離を有することができる。
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽100の充填高さの約2/3までの範囲内、又は
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽100の充填高さの約1/2までの範囲内、又は
第1のスパージャの約0.4m~約3.0m上方又は第1のスパージャの約0.4m~約2.5m上方又は第1のスパージャの約0.4m~約2.0m上方又は第1のスパージャの約0.4m~約1.5m上方又は第1のスパージャの約0.4~約1.0m上方又は第1のスパージャの約0.45~約0.90m上方又は第1のスパージャの約0.5~約0.80m上方又は第1のスパージャの約0.55~約0.70m上方の範囲内又は第1のスパージャの約0.6m上方にあるように選択される。図6aにおいて、第2のスパージャ160は、バイオリアクタ又は発酵槽100の充填高さの約1/2に位置される。図6aに示すように、第2のスパージャ160は、液相からCO2を吸収することができる「新たな」気泡を利用可能にする。結果として、溶解したCO2のより良好な除去が可能である。液相では、CO2の全体的な勾配が大幅に回避される。したがって、産業規模のバイオリアクタ又は発酵槽内の環境条件は、気泡が上方に向かってCO2飽和濃度に達しない小規模のバイオリアクタ又は発酵槽により類似するように調整される。したがって、培養懸濁液からの成長阻害溶解CO2のストリッピングがより効率的に行われる。したがって、図6aの右側では、幅広部分から矢じりまでの2つの矢印(6)はそれぞれ、液相から気相へのCO2の吸収能力を記号化しており、これは減少している。図6aの矢印(7)は、矢じりから幅広部分へのCO2による気泡の飽和度の増加を表しており、この場合、CO2は液相から気相に移行し、この移行はO2の送達よりもはるかに速く進行する。更なるスパージャの存在により、培養される細胞又は微生物の環境は、より均一に調整される。
液体培地を攪拌するステップと、
容器102の底部105に配置される第1のスパージャ150から液体培地に気泡10,10.1,10.2,10.3を連続的に供給するステップであって、気体が空気及び/又は酸素ガスから選択される、ステップと、
容器102内に配置される第2のスパージャ160から液体培地に気泡20,20.1,20.2,20.3を連続的に供給するステップであって、気体が空気及び/又は酸素ガスから選択され、第2のスパージャ160が第1のスパージャ150の上方に配置され、第2のスパージャ160がサイドスパージャである、ステップと、
水中スパージャ又は第1のスパージャ150のガス流量qsubとサイドスパージャ又は第2のスパージャ160のガス流量qsideとに基づいて、いずれも培養プロセスに適した、修正ガス流量qmod(O2)を選択及び調整し、修正ガス流量qmod(CO2)を選択及び調整するステップと、
を含み、以下の方程式、すなわち、
qmod(O2)=qsub+CO2×qside [1a]
及び
qmod(CO2)=qsub+CCO2×qside [1b]
が適用され、
ここで、
qsubは、水中又は第1のスパージャ150のガス流量を表し、
qsideは、サイド又は第2のスパージャ160のガス流量を表し、
CO2は体積酸素物質移動の影響係数Cを表し、
CO2=0.15であり、及び、
CCO2は、体積二酸化炭素物質移動の影響係数Cを表し、
CCO2=0.6である、
プロセスが提供される。
酸素の場合:
qmod(O2)=qsub+CO2×qside [1a]
ここで、CO2=0.15である。
二酸化炭素の場合:
qmod(CO2)=qsub+CCO2×qside [1b]
ここで、CCO2=0.6である。
水中又は第1のスパージャのガス流量qsubは、以下の値を有するように選択される:qsub=120L/min。
第2のスパージャ又はサイドスパージャのガス流量qsideは、以下の値を有するように選択される:qside=60L/min。
qmod(O2)=120L/min+0.15×60L/min=129L/min
qmod(CO2)=120L/min+0.6×60L/min=156L/min
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約1/2まで、又は、
それぞれ、第1のスパージャの約0.4m~約3.0m上、又は、第1のスパージャの約0.4m~約2.5m上、又は、約0.4m~約2.0m上、又は、約0.4m~約1.5m上、又は、約0.4~約1.0m上、又は、約0.45~約0.90m上、又は、約0.5~約0.80m上、又は、約0.55~約0.70m上、又は、約0.6m上、
になるように選択される、第2のスパージャに関する。
又は第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約2/3まで、又は
第1のスパージャの約0.4m上からバイオリアクタ若しくは発酵槽の充填高さの約1/2まで、又は
それぞれ、第1のスパージャの約0.4m~約3.0m上方、又は第1のスパージャの約0.4m~約2.5m、又は約0.4m~約2.0m、又は約0.4m~約1.5m、又は約0.4~約1.0m、又は約0.45~約0.90m、又は約0.5~約0.80m、又は約0.55~約0.70m上方、又は約0.6m上方、
になるように選択される、第2のスパージャ及び更なる1つ又は複数のスパージャに関する。
実施例1:kLaCO2の決定
体積物質移動係数kLaCO2の決定には、動的方法が使用される。使用される方法では、バイオリアクタは、15%の飽和に達するまで二酸化炭素でガス化される。続いて、所望の攪拌器周波数n及び所望のガス発生速度qを設定し、二酸化炭素濃度の減少を記録している。対応する時間tに対する記録された二酸化炭素レベルのプロットは、体積物質移動係数kLaCO2及び飽和濃度c*を伴う以下の式[2]であり、以下に従って説明することができる。
この式は、時刻t’における濃度c’CO2及び時刻t’’における濃度c’’CO2を伴う以下のような対数式に変換することができる。
式[3]は、二酸化炭素プロットの対数関数の傾きとしてkLaCO2の値を与える。例示的な評価を図8に見出すことができる。図8を参照すると、kLaCO2値の評価は、cCO2=14%の濃度からcCO2=6%まで行った。したがって、CO2の減少が起こるため、kLaCO2は負の値であることが示される。その結果、決定された曲線の対数表現の傾きからkLa値が導出される。
産業規模の曝気攪拌バイオリアクタ又は発酵槽の酸素物質移動性能を調べるために、サイドスパージャの形態の第2のスパージャが設計され、リアクタに設置されている。測定は、0.9%(w/v)NaCl/H2Oを約12kL(以下の表1を参照)充填した15kLバイオリアクタで行った。使用した15kLバイオリアクタの技術図及び更なるサイドスパージャの取り付け位置を図9に示す。これらの測定において、更なるサイドスパージャ160は、充填高さがリアクタ容積の半分に相当する位置に取り付けられる。VFillは、バイオリアクタ100の容器の充填容積を表す。すなわち、サイドスパージャ160は、充填容積(1/2VFill)の0.5倍に相当する位置に配置され、充填容積(1/2VFill)の0.5倍は、この場合には、バイオリアクタ又は発酵槽の形状は円筒形であるため、バイオリアクタ又は発酵槽の充填高さの約1/2である。
qsub+qside=120mL/min+0mL/min=120mL/min
第1の評価測定と同じ測定を行ったが、二酸化炭素の体積物質移動係数kLaCO2を決定した(図11参照)。図11から、二酸化炭素の物質移動係数は、酸素の物質移動係数(8%)(図10参照)と比較して、サイド注入が増加するにつれて(測定4で最大23%)はるかに強く増加していることが導き出され得る。
qmod=qsub+C×qside [1]
第1及び第2の評価測定と同じ測定を行ったが、異なるサイドスパージャ(第2のスパージャ)を使用した。サイドスパージャ型Aは10×3mmのドリルを有し、サイドスパージャ型Bは32×5mmのドリルを有する。サイドスパージャタイプBは、タイプAと比較してより多くの開口を有し、各開口はより大きい直径を有する。
二酸化炭素の物質移動係数kLaCO2及び酸化物の物質移動係数kLaO2の攪拌器周波数及びガス流量に対する依存性を検証するために、更なる測定を行った。結果を図14a及び図14b並びに図15a及び図15bに示す。
図14a、図14b、図15a、図15bの凡例(説明の最後に提供)において、結果は、プラス記号(「+」)を使用して要約されている。凡例のプラス記号は、以下の意味を有する。
+.........影響小
+++.......影響大
第1のスパージャと第2のスパージャとの間の距離ηは、η1、2とも呼ばれ、気泡のCO2飽和濃度と、産業規模で気泡がバイオリアクタ又は発酵槽内のCO2飽和濃度に達する時間とによって決定される。したがって、リアクタの高さにわたる気相滞留時間は、ステップ応答法(「スプランガントワーム(Sprungantwortmethode)」)によって決定されており、この方法の本質的な問題を以下に説明する。
気相滞留時間の決定を扱うごく少数の刊行物しか入手できない(Wachi S.and Nojima Y.,Gas-Phase Dispersion in Bubble Columns,Chemical Engineering Science,Vol.45,No.4,pp.901-905,1990;Yianatos J.B.及びBergh L.G.、International Journal of Mineral Processing、36(1992)、p.81-91)。二相流中の気相滞留時間分布は、インパルス又はステップ応答法によって決定することができる。しかしながら、記載されたインパルス応答法は、放射性又は毒性トレーサガスのいずれかが使用されるため、適応することが困難である。更に、曝気攪拌タンクリアクタにおける気相滞留時間分布に関する調査はこれまで公開されていない。したがって、本明細書では、気相滞留時間を決定するためのステップ応答法に基づく修正された測定技術が使用される。
第1の気泡が漏斗に到達している場合、信号は低下し始める。気泡サイズ分布に応じて、これは非常に早期に(大きなサイズの気泡によって)起こり得るが、最大量の小さな気泡はシステム内ではるかに長く留まる可能性がある。しかし、溶媒(リン酸緩衝生理食塩水+1g/L Pluronic)としてPBS及びPluronicを使用するため、気泡サイズ分布は非常に狭く、この方法は許容可能な精度を有するべきである。
不均一な流れ条件下では、主気泡プルームが漏斗によって捕捉されないことが起こり得る。この場合、滞留時間は過大評価される。
酸素気泡と窒素気泡との間の溶存酸素と窒素の交換が起こり、更に融着及び崩壊が起こり得る。この効果は無視できるものとする。
tr,30L=5s
tr,12kL=21s.
CO2物質移動係数kLaCO2の評価は以下のように行った:
2Lバイオリアクタ又は発酵槽における比ガス境界界面及び体積CO2物質移動係数kLaCO2の測定を行った。結果を以下の表2にまとめた。
12,000L系における気泡の大きさの単分散分布がd=5mmであり、上記のような二酸化炭素物質移動係数kLaCO2=4±0.68h-1が産業規模にも適用されるという仮定の下で、37℃での単一気泡における理論的な二酸化炭素プロファイルは、以下のように計算することができる。
CCO2 二酸化炭素の濃度
C*CO2 二酸化炭素の飽和濃度
kL 物質移動係数
a 比界面積、ここでa=A/V、
Abubble 気泡の表面
Vbubble 気泡の体積
t 時間
速度u=距離/時間:u=0.17m/s。
抗体様タンパク質を発現する独自のBI HEX(Boehringer-Ingelheim High Expression)CHO-DG 44由来細胞株を、市販の12.000Lバイオリアクタ内で従来のフェドバッチプロセスで11日間培養した。バイオリアクタは、ラシュトン及びピッチブレードアジテータを含み、2:1のH/D(高さ/直径比)を有していた。下側インペラと上側インペラとの間の距離は1.8mであった。公称体積では、バイオリアクタ内の液体高さ(=充填高さ)は4.2mであった。スパージャは、最も低い攪拌器の下に位置していた。独自のBI-HEX(登録商標)プラットフォームに由来する増殖培地、生産培地及び供給培地をこの実験に使用した。培養は9,000Lで開始し、飼料の添加によって約1,100Lで終了した。プロセス全体を通して、培養温度を36.5±0.5℃に制御し、pHを7±0.6の範囲に維持し、グルコース濃度を0~10g/Lの範囲に維持した。酸素供給は、空気及び酸素をスパージングすることによって行われた。溶存酸素濃度は30%に維持した。
比較例1による実験を行うことができるが、本発明によるように、ただ1つのスパージャの代わりに2つのスパージャを使用することができる。第1のスパージャは、最も低い攪拌器の下方に位置することができ、中央又はサイドスパージャとすることができる。第2のスパージャは、第1のスパージャより距離η上方のバイオリアクタ又は発酵槽内の位置に配置することができ、ηは、バイオリアクタ又は発酵槽の充填高さよりも少なくとも約0.4m~最大約0.5mの範囲内になるように選択される。第2のスパージャは、中央又はサイドスパージャである。
第1のスパージャと第2のスパージャとの間の距離ηを変化させる実施例7による実験を実行することができる。第1のスパージャは、最も低い攪拌器の下方に位置することができ、第2のスパージャは、バイオリアクタ内又は発酵槽内の第1のスパージャの上方の距離ηの位置に配置することができる。第2のスパージャは、バイオリアクタ又は発酵槽の充填高さの約2/3、バイオリアクタ又は発酵槽の充填高さの約1/2、約3.0m、約2.9m、約2.8m、約2.7m、約2.6m、約2.5m、約2.4m、約2.3m、約2.2m、約2.1m、約2.0m、約1.9m、約1.8m、約1.7m、約1.6m、約1.5m、約1.4m、約1.3m、約1.2m、約1.1m、約1.0m、約0.95m、約0.90m、約0.85m、約0.80m、約0.75m、約0.70m、約0.65、約0.6m、約0.55、約0.45及び約0.4mである距離ηで第1のスパージャの上方に配置される。
第1のスパージャと第2のスパージャとの間の距離ηが特許請求の範囲外である実施例7に係る実験を実行することができる。詳細には、距離ηは、0.35m又は0.3m又は0.2m又は0.1mなど、0.4m未満である。第2のスパージャの存在による技術的効果が達成されないこと、すなわち、バイオリアクタの培養物(液体培地)中のCO2の分圧の減少、並びにより高い生成物力価及びより高い生成物収率から生じる利点が得られないことが予期され得る。バイオリアクタ内に同時に存在する2つのスパージャのプラスの効果は生じない。実際には、バイオリアクタの性能は、比較例1に記載されているように、ただ1つのスパージャを有するバイオリアクタに近づく。したがって、下限値の0.4mは臨界値であると考えることができる。
20,20.1,20.2,20.3 第2のスパージャからの気泡
100 バイオリアクタ又は発酵槽
102 容器
105 底部
110 側壁
120 攪拌器
140 ガス供給管
150 第1のスパージャ
160 第2のスパージャ
170 第3のスパージャ
180 気泡キャッチャ(漏斗)
185 PreSensポート
189 オフガス
A 中心軸
rs 攪拌器半径
ds 攪拌器直径
d1,d2 攪拌器半径rsによって規定される距離
D バイオリアクタ又は発酵槽の直径
R1,R2,R3,R4 攪拌器
η 2つのスパージャ間の距離
η1,2 第1のスパージャと第2のスパージャとの間の距離
η2,3 第2のスパージャと第3のスパージャとの間の距離
η3,4 第3のスパージャと第4のスパージャとの間の距離
物質移動測定値:
システム:0.9% NaCl-水/空気
攪拌器:ラシュトン/ピッチドブレード
容量:2L
温度:37℃
物質移動測定値:
システム:0.9% NaCl-水/空気
攪拌器:ラシュトン/ピッチドブレード
容量:12000L
温度:37℃
図4
物質移動測定値:
システム:0.9% NaCl-水/空気
攪拌器:ラシュトン/ピッチドブレード
ガス空塔速度:0.96mm s-1
容量:12000L、2L
温度:37℃
図18
滞留時間の測定値:
充填量:12m3
攪拌器:ラシュトン/ピッチドブレード
攪拌器周波数:60rpm
ガス流量:60L/min
培地:DI-水
温度:T=37℃
図19
滞留時間の測定値:
充填量:12m3
攪拌器:ラシュトン/ピッチドブレード
攪拌器周波数:60rpm
ガス流量:60L/min
培地:DI-水
温度:T=37℃
図20
-1- n=300rpm/q=1l min-1 Feed
-2- n=300rpm/q=1l min-1 Top
-3- n=80rpm/q=60l min-1 Feed
-4- n=80rpm/q=60l min-1 Top
Claims (12)
- 容積が2000L以上の産業規模で液体培地中の懸濁液中で好気性細胞又は微生物を培養するためのバイオリアクタ又は発酵槽(100)であって、
決定された充填高さを有する液体培地中の培養物を収容する容器(102)と、
前記液体培地を攪拌するために前記容器内に設けられる攪拌器(120)と、
気泡(10,10.1,10.2,10.3)を前記液体培地に連続的に供給するように設けられる前記容器(102)の底部(105)に配置される第1のスパージャ(150)であって、前記気泡が空気及び/又は酸素ガスから選択される、第1のスパージャ(150)と、
前記容器(102)内に配置されるとともに、更なる気泡及び/又は更なる酸素気泡(20,20.1,20.2)を前記液体培地に連続的に供給するために前記第1のスパージャ(150)の上方に設けられる第2のスパージャ(160)と、
を備え、
前記第2のスパージャ(160)は、前記バイオリアクタ内又は発酵槽(100)内の前記第1のスパージャ(150)の上方の距離ηの位置に配置され、
ここで、ηは、前記第1のスパージャ(150)の少なくとも0.4m上から前記バイオリアクタ又は発酵槽(100)の充填高さの最大0.5m下まで、又は、
前記第1のスパージャの0.4m上から前記バイオリアクタ若しくは発酵槽(100)の充填高さの2/3まで、又は、
前記第1のスパージャの0.4m上から前記バイオリアクタ若しくは発酵槽(100)の充填高さの1/2までの範囲内にあるように選択される、バイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記バイオリアクタ又は発酵槽(100)は、8~20m又は9~15m又は9.5~12m又は10mの範囲の充填高さを含む
ことを特徴とする
請求項1に記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記第2のスパージャ(160)がサイドスパージャである
ことを特徴とする
請求項1又は2に記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 第3のスパージャ(170)及び随意的な1つ又は複数の更なるスパージャが、第1のスパージャ(150)及び第2のスパージャ(160)の上方のバイオリアクタ内又は発酵槽(100)内に設けられ、一方が他方の上方に配置される2つの連続するスパージャ(150,160)(160,170)間の距離がηになるように選択される
ことを特徴とする
請求項1~3のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記攪拌器(120)は、前記バイオリアクタ又は発酵槽(100)を通る中心軸Aの周りに位置される攪拌器半径rsを有し、
前記第1のスパージャ(150)は、供給される気泡(10,10.1,10.2,10.3)が前記攪拌器半径rs以下の距離で前記液体培地に入るように、前記バイオリアクタ又は発酵槽(100)の中心軸Aから距離を隔てて配置され
及び/又は、
前記第2のスパージャ(160)及び随意的な更なるスパージャは、供給される気泡(20,20.1,20.2)が攪拌器半径rsよりも大きい距離で液相に入るように、前記中心軸Aから距離を隔てて配置される、
ことを特徴とする
請求項1~4のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記攪拌器(120,R1)に加えて1つ又は複数の更なる攪拌器(R2、R3、R4)が設けられ、前記更なる攪拌器(R2、R3、R4)が前記第2のスパージャ(160)の上方及び/又は下方に位置される
ことを特徴とする
請求項1~5のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記第1のスパージャ(150)、前記第2のスパージャ(160)、及び、随意的な更なるスパージャ(170)は、オープンチューブスパージャ、焼結プレート、有孔スラブ、リングスパージャ、スパイダ・タイプ・スパージャ、ディスク・タイプ・スパージャ、シート・タイプ・スパージャ、カップ・タイプ・スパージャ、及び、ブッシング・タイプ・スパージャであるチューブ・タイプ・スパージャから選択される静的スパージャである
ことを特徴とする
請求項1~6のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 前記第1のスパージャ(150)が中央スパージャ又はサイドスパージャであり、前記第2のスパージャ(160)及び随意的な第3のスパージャ(170)及び更なるスパージャがサイドスパージャである
ことを特徴とする
請求項1~7のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 請求項1~8のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)で好気性細胞又は微生物を培養するためのプロセスであって、培養されるべき細胞又は微生物の増殖、生存率、生産性及び/又は任意の他の代謝状態を促進するために、第2のスパージャ(160)及び随意的な第3のスパージャ(170)及び随意的な1つ又は複数の更なるスパージャが前記バイオリアクタ又は発酵槽(100)に設けられる、プロセス。
- 第2のスパージャ(160)、随意的な第3のスパージャ(170)、及び、随意的な1つ又は複数の更なるスパージャが、培養されるべき好気性細胞又は微生物の増殖、生存率、生産性、及び/又は任意の他の代謝状態を促進するために設けられる、請求項1~8のいずれか一項記載のバイオリアクタ又は発酵槽(100)。
- 容積が2000L以上の産業規模で液体培地中の懸濁液中で好気性細胞又は微生物を培養するためのバイオリアクタ又は発酵槽(100)であって、
決定された充填高さを有する液体培地中の培養物を収容する容器(102)と、
前記液体培地を攪拌するために前記容器内に設けられる攪拌器(120)と、
気泡(10,10.1,10.2,10.3)を前記液体培地に連続的に供給するように設けられる前記容器(102)の底部(105)に配置される第1のスパージャ(150)であって、前記気泡が空気及び/又は酸素ガスから選択される、第1のスパージャ(150)と、
前記容器(102)内に配置されるとともに、更なる気泡及び/又は更なる酸素気泡(20,20.1,20.2)を前記液体培地に連続的に供給するために前記第1のスパージャ(150)の上方に設けられる第2のスパージャ(160)と、
を備え、
前記第2のスパージャ(160)は、前記バイオリアクタ内又は発酵槽(100)内の前記第1のスパージャ(150)の上方の距離ηの位置に配置され、
ここで、ηは、前記第1のスパージャの0.4m~3.0m上又は前記第1のスパージャの0.4m~2.5m上又は前記第1のスパージャの0.4m~2.0m上又は前記第1のスパージャの0.4m~1.5m上、の範囲内にあるように選択される、バイオリアクタ又は発酵槽(100)。 - 容積が2000L以上の産業規模で液体培地中の懸濁液中で好気性細胞又は微生物を培養するためのバイオリアクタ又は発酵槽(100)であって、
決定された充填高さを有する液体培地中の培養物を収容する容器(102)と、
前記液体培地を攪拌するために前記容器内に設けられる攪拌器(120)と、
気泡(10,10.1,10.2,10.3)を前記液体培地に連続的に供給するように設けられる前記容器(102)の底部(105)に配置される第1のスパージャ(150)であって、前記気泡が空気及び/又は酸素ガスから選択される、第1のスパージャ(150)と、
前記容器(102)内に配置されるとともに、更なる気泡及び/又は更なる酸素気泡(20,20.1,20.2)を前記液体培地に連続的に供給するために前記第1のスパージャ(150)の上方に設けられる第2のスパージャ(160)と、
を備え、
前記第2のスパージャ(160)は、前記バイオリアクタ内又は発酵槽(100)内の前記第1のスパージャ(150)の上方の距離ηの位置に配置され、
ここで、ηは、前記第1のスパージャの0.4~1.0m上又は前記第1のスパージャの0.45~0.90m上又は前記第1のスパージャの0.5~0.80m上又は前記第1のスパージャの0.55~0.70m上又は前記第1のスパージャの0.6m上、の範囲内にあるように選択される、バイオリアクタ又は発酵槽(100)。
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