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應(yīng)用方案
應(yīng)用方案
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生物反應(yīng)器放大/縮小（Scale up/down）工具
引言：
生物制品從菌種或細(xì)胞系構(gòu)建到最終走向市場(chǎng)，一般要經(jīng)過(guò)一系列的研發(fā)流程，包括菌種或細(xì)胞的篩選、小試、中試等，各個(gè)環(huán)節(jié)都要用到不同類(lèi)型和規(guī)模的生物反應(yīng)器。將較小規(guī)模的反應(yīng)器中獲得的較優(yōu)操作條件轉(zhuǎn)換到較大規(guī)模的設(shè)備并保持相似的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的過(guò)程，就是反應(yīng)器放大。它是決定生物技術(shù)成果能否成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵之一。
生物反應(yīng)器的放大涉及到生物特征、反應(yīng)機(jī)制、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、傳質(zhì)傳熱、機(jī)械制造、自動(dòng)控制等跨學(xué)科復(fù)雜原理。雖說(shuō)以現(xiàn)有的技術(shù)水平，利用基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)(Genome-scale MetabolicNetwork Reconstruction）模型和計(jì)算流體力學(xué)模擬(ComputationalFluid Dynamics，CFD)等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行整個(gè)工藝與反應(yīng)器的理性設(shè)計(jì)是可以實(shí)現(xiàn)的，但這需要投入大量的人力和時(shí)間進(jìn)行特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集，模型建立、調(diào)試、驗(yàn)證，會(huì)大大延長(zhǎng)工藝研發(fā)周期，推遲產(chǎn)品上市的時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，使用經(jīng)驗(yàn)-半經(jīng)驗(yàn)方法快速進(jìn)行反應(yīng)器的放大具有更高的可行性。
為了方便廣大客戶(hù)，我們將反應(yīng)器放大常用計(jì)算集成到一個(gè)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用內(nèi)。使用該應(yīng)用可以通過(guò)輕點(diǎn)幾次鼠標(biāo)而得到放大反應(yīng)器的主要技術(shù)指標(biāo)，包括各部分尺寸以及攪拌轉(zhuǎn)速，攪拌槳功率準(zhǔn)數(shù)，單位能耗，混合時(shí)間，等等。
第一步，選擇您在實(shí)驗(yàn)室使用的反應(yīng)器型號(hào)作為參考。我們將陸續(xù)把迪必爾各個(gè)型號(hào)的反應(yīng)器尺寸添加進(jìn)來(lái)。對(duì)于其他廠家的反應(yīng)器,或者我們系統(tǒng)里尚未添加的設(shè)備，或者我們的設(shè)備用戶(hù)進(jìn)行過(guò)改造，可以選擇“自定義”(Custom）類(lèi)型，然后手動(dòng)選擇攪拌槳類(lèi)型，并輸入反應(yīng)器的尺寸。
第二步，輸入要放大到的反應(yīng)器體積，然后點(diǎn)擊Evaluate按鈕。計(jì)算將在我們的服務(wù)器進(jìn)行,然后把計(jì)算結(jié)果以表格的形式返回給用戶(hù)。
第一個(gè)表格是當(dāng)前作為參考的小反應(yīng)器的數(shù)據(jù)，包括體積，雷諾數(shù)，功率準(zhǔn)數(shù)，攪拌功率以及單位能耗，最后是混合時(shí)間。第二個(gè)表格給出了相應(yīng)的放大反應(yīng)器數(shù)據(jù)，及其個(gè)部分尺寸。用戶(hù)此時(shí)還可以通過(guò)表格下方的滑動(dòng)條調(diào)整大反應(yīng)器的攪拌轉(zhuǎn)速，程序?qū)?shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)速對(duì)功耗和混合時(shí)間的影響。
第三步，如果用戶(hù)想對(duì)對(duì)程序計(jì)算結(jié)果進(jìn)行微調(diào)，可以點(diǎn)Fine tune，程序會(huì)將放大后反應(yīng)器的尺寸復(fù)制到上部的表單區(qū)域。之后，用戶(hù)可以對(duì)反應(yīng)器各部分的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
使用技巧
當(dāng)有多個(gè)不同類(lèi)型的攪拌槳時(shí)，可以對(duì)每個(gè)攪拌槳分別計(jì)算，然后將單位能耗相加得到總能耗。這是因?yàn)楫?dāng)攪拌槳之間的距離較大時(shí)，可以認(rèn)為互相之間對(duì)功率準(zhǔn)數(shù)沒(méi)有影響，這對(duì)于簡(jiǎn)單估算來(lái)說(shuō)是可以接受的。當(dāng)然，如果要得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，我們可以提供流場(chǎng)模擬以及更詳細(xì)的計(jì)算服務(wù)。
