在現(xiàn)代制藥工業(yè)中，發(fā)酵技術(shù)扮演著越來越重要的角色。發(fā)酵設(shè)備，作為這一技術(shù)的核心，不僅促進(jìn)了抗生素、疫苗和生物藥物的生產(chǎn)，還為酶的生物合成提供了必要的條件。
發(fā)酵技術(shù)是指人們利用微生物的發(fā)酵作用，通過一系列的技術(shù)手段精確控制發(fā)酵過程，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的技術(shù)。
制藥工業(yè)作為一個(gè)以藥品研究開發(fā)和生產(chǎn)為核心的重要產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)方式主要包括發(fā)酵法、化學(xué)合成以及動(dòng)植物提取等。
其中，發(fā)酵法因有其獨(dú)特的優(yōu)勢，在制藥工業(yè)中因其成本效益高、環(huán)境友好、產(chǎn)品多樣性、生物合成能力強(qiáng)、可調(diào)控性好、規(guī)?；a(chǎn)能力和創(chuàng)新潛力大等優(yōu)勢，成為生產(chǎn)抗生素、維生素、激素等關(guān)鍵藥物的重要技術(shù)。
發(fā)酵法在制藥工業(yè)中占據(jù)了極其重要的地位。如今，許多原本依賴化學(xué)合成的藥物已經(jīng)可以通過更為環(huán)保和高效的微生物發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)。
生物發(fā)酵技術(shù)在制藥工業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色，從原料的準(zhǔn)備到最終產(chǎn)品的提取和精制，每一個(gè)階段都需要精密的設(shè)備和技術(shù)支持。
2025第14屆國際生物發(fā)酵產(chǎn)品與技術(shù)裝備展覽會(huì)（濟(jì)南）于2025年3月3-5日在濟(jì)南黃河國際會(huì)展中心召開，BIO CHINA 2025生物發(fā)酵展（濟(jì)南）將于60000平方米展示面積，800家品牌企業(yè)參與，50場行業(yè)論壇及活動(dòng)，全方面展示：生物發(fā)酵產(chǎn)品與原料、氨基酸及有機(jī)酸、淀粉及淀粉糖、酵母及衍生物、酶制劑、功能發(fā)酵制品、發(fā)酵美妝原料、成套發(fā)酵裝備、生物反應(yīng)器、控制系統(tǒng)、衛(wèi)生流體設(shè)備、提取設(shè)備、萃取設(shè)備、濃縮設(shè)備、干燥設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室裝備、環(huán)保技術(shù)與裝備、生物制藥技術(shù)、生物醫(yī)藥技術(shù)裝備等，打造生物發(fā)酵、制藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)等展示行業(yè)生產(chǎn)所需的新技術(shù)、新工藝、新裝備，助力生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一站式解決方案，屆時(shí)誠邀各單位積極參展、參觀、參會(huì)。
展會(huì)可以了解相關(guān)發(fā)酵設(shè)備情況，目前國內(nèi)生物制藥設(shè)備目前正處于快速發(fā)展階段，但與國際先進(jìn)水平相比仍存在一定差距。近些年生物制藥產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國生物制藥設(shè)備市場需求也進(jìn)一步擴(kuò)大。但充滿機(jī)遇的同時(shí)，生物制藥設(shè)備行業(yè)面臨著較大的挑戰(zhàn)，設(shè)備中高端市場缺位較嚴(yán)重，行業(yè)整體創(chuàng)新能力比較弱，藥企對(duì)國產(chǎn)生物制藥設(shè)備的信任度較低，生物制藥的中高端設(shè)備主要依賴于進(jìn)口。以下是涉及2024年中國生物反應(yīng)器行業(yè)相關(guān)政策。
生物制藥設(shè)備的市場份額大部分被歐美日企占據(jù)，中國的生物制藥設(shè)備受制于人，迫切需要擺脫生物制藥源頭依賴。盡管中國生物制藥市場規(guī)模增長迅速，但國產(chǎn)化程度相對(duì)較低，多數(shù)設(shè)備的國產(chǎn)化率較低，特別是在生物藥生產(chǎn)的上游細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵階段，國外設(shè)備廠商在精密儀器上幾乎壟斷。
然而，國內(nèi)生物制藥設(shè)備制造商在技術(shù)水平上與國際領(lǐng)先產(chǎn)品的差距正在逐漸縮小，甚至在產(chǎn)品的個(gè)別指標(biāo)方面表現(xiàn)優(yōu)異，為國產(chǎn)替代創(chuàng)造了客觀條件。同時(shí)，國家政策也在鼓勵(lì)高端制藥設(shè)備的發(fā)展，推動(dòng)國產(chǎn)替代，以保障產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的穩(wěn)定。國內(nèi)生物制藥設(shè)備行業(yè)正處于一個(gè)由低端向中高端轉(zhuǎn)型的階段，逐步縮小與國際先進(jìn)水平差距的關(guān)鍵時(shí)期。
生物發(fā)酵制藥流程大致分為三個(gè)關(guān)鍵階段：首先是糖化和液化階段，將復(fù)雜碳水化合物分解成簡單糖類，為微生物提供營養(yǎng)；其次是發(fā)酵階段，利用發(fā)酵罐在精確控制的條件下促進(jìn)微生物生長繁殖，高效生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物；最后是提取及精制階段，通過物理和化學(xué)方法提取所需產(chǎn)物并去除雜質(zhì)，確保最終產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。
整個(gè)過程涉及原料處理、微生物培養(yǎng)、產(chǎn)物合成、分離純化等多個(gè)環(huán)節(jié)，旨在通過生物轉(zhuǎn)化過程生產(chǎn)出高效、安全的藥品。要實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)的平穩(wěn)高效運(yùn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要相應(yīng)的設(shè)備廠家支持。
以下我們簡單介紹生物發(fā)酵制藥三個(gè)主要階段的設(shè)備要求：
1. 糖化、液化階段
將復(fù)雜的碳水化合物分解為更簡單的糖類，為微生物提供必要的營養(yǎng)來源。
主要設(shè)備:
糖化罐: 用于將淀粉等復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為糖類。
液化罐: 用于進(jìn)一步將糖化后的產(chǎn)物液化，使其更容易被微生物利用。
攪拌器: 保證糖化和液化過程中物料的均勻混合。
加熱系統(tǒng): 控制糖化和液化的溫度，確保反應(yīng)在適宜的條件下進(jìn)行。
冷卻系統(tǒng): 在反應(yīng)完成后迅速降溫，防止過度反應(yīng)。
pH調(diào)節(jié)系統(tǒng): 調(diào)整和維持反應(yīng)過程中的pH值，確保最佳的反應(yīng)條件。
附屬設(shè)備:
泵和閥門管道: 用于物料的輸送和流量控制。
過濾器: 去除原料中的雜質(zhì)，確保反應(yīng)的純凈度。
傳感器和控制器: 實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制反應(yīng)條件，如溫度、pH值等。
2. 發(fā)酵階段
為微生物提供一個(gè)理想的生長環(huán)境，通過精確控制各種參數(shù)，促進(jìn)微生物的生長繁殖，高效地生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物。
主要設(shè)備:
發(fā)酵罐: 核心設(shè)備，提供微生物生長的環(huán)境。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，可以是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小型發(fā)酵罐或工業(yè)規(guī)模的大型發(fā)酵罐。
空氣過濾系統(tǒng): 保證進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣無菌，防止污染。
氣體混合系統(tǒng): 確保氧氣和QT氣體在發(fā)酵罐內(nèi)的均勻分布。
溫度控制單元: 精確控制發(fā)酵過程中的溫度，確保微生物的最佳生長條件。
pH控制單元: 調(diào)整和維持發(fā)酵過程中的pH值，確保微生物的活性。
溶解氧測量與控制系統(tǒng): 監(jiān)測和控制發(fā)酵液中的溶解氧濃度，確保微生物的需氧需求。
消泡系統(tǒng): 防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫影響發(fā)酵效果。
自動(dòng)采樣系統(tǒng): 定期采集發(fā)酵液樣本，進(jìn)行分析和監(jiān)控。
附屬設(shè)備:
泵和閥門管道: 用于發(fā)酵液的輸送和流量控制。
傳感器和控制器: 實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制發(fā)酵過程中的各種參數(shù)，如溫度、pH值、溶解氧等。
冷卻系統(tǒng): 保持發(fā)酵罐內(nèi)的溫度在適宜范圍內(nèi)。
加熱系統(tǒng): 在需要時(shí)提供熱量，確保發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。
3. 提取及精制階段
通過一系列的物理和化學(xué)方法，從發(fā)酵液中提取所需的產(chǎn)物，并去除雜質(zhì)，確保最終產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。是采用化工單元的形式，逐步去除雜質(zhì)的過程。
主要設(shè)備:
離心機(jī): 用于分離發(fā)酵液中的固體和液體成分。
膜分離設(shè)備: 利用特定孔徑的膜材料，分離不同大小的分子，特別適用于菌體分離、蛋白質(zhì)、多肽等大分子物質(zhì)的純化。常見像微濾、超濾、納濾膜系統(tǒng)等。
過濾器: 去除發(fā)酵液中的顆粒物和懸浮物。
蒸發(fā)器: 通過蒸發(fā)去除多余的水分，濃縮目標(biāo)產(chǎn)物。
干燥機(jī): 將提取的產(chǎn)物干燥，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
精餾塔: 用于分離和純化發(fā)酵液中的有機(jī)溶劑或小分子化合物。
結(jié)晶器: 通過結(jié)晶過程，進(jìn)一步純化目標(biāo)產(chǎn)物，提高其純度。
附屬設(shè)備:
泵和閥門管道: 用于物料的輸送和流量控制，主要是衛(wèi)生級(jí)泵和閥門。
加熱系統(tǒng): 提供必要的熱量，確保蒸發(fā)和結(jié)晶過程的順利進(jìn)行。
冷卻系統(tǒng): 快速冷卻，防止目標(biāo)產(chǎn)物的降解。
傳感器和控制器: 實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制提取和精制過程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力等。
收集罐: 用于收集和存儲(chǔ)提取的產(chǎn)物。
通過上述設(shè)備配置，可以確保生物發(fā)酵過程的每個(gè)階段都能高效、穩(wěn)定地進(jìn)行，同時(shí)，先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用，使得整個(gè)生產(chǎn)過程更加智能化和精細(xì)化，符合現(xiàn)代制藥工業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
在整個(gè)生物發(fā)酵制藥過程各個(gè)步驟的連接主要依靠系統(tǒng)的流體設(shè)備連接，它們像生產(chǎn)系統(tǒng)的血管一樣連接整個(gè)生產(chǎn)流程。除以上生產(chǎn)流程設(shè)備以外，生物制藥設(shè)備還包括檢測設(shè)備和工業(yè)節(jié)能技術(shù)設(shè)備共同構(gòu)成完整生產(chǎn)系統(tǒng)。
檢測設(shè)備
在生物制藥的實(shí)驗(yàn)室中，檢測設(shè)備扮演著“眼睛”的角色。色譜儀、光譜儀、測糖儀等儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)酵過程中的各種參數(shù)，確保每一步都符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
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工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備
隨著可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備成為了生物制藥的新寵。節(jié)能電機(jī)、節(jié)能控制系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了能源使用效率，降低了能耗，還為地球的綠色未來貢獻(xiàn)了力量。熱能裝備如熱交換器，通過回收廢熱，用于預(yù)熱進(jìn)料或QT加熱需求，進(jìn)一步降低了能源消耗，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。
總之，生物發(fā)酵技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊，未來將繼續(xù)在新藥開發(fā)和生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，生物發(fā)酵技術(shù)將為制藥工業(yè)帶來更多的創(chuàng)新和突破，通過發(fā)酵設(shè)備技術(shù)提升，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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