平行细胞培养发酵罐是一种在生物工程领域中用于细胞培养和高通量发酵的重要实验装置。以下是对其的详细介绍：
一、定义与用途
平行细胞培养发酵罐通常指能够同时进行多个独立细胞培养或发酵反应的装置。其核心特点在于高通量和高效率，能够在短时间内获取大量的实验数据，广泛应用于药物开发、工艺优化、质量控制以及大规模生产的前期实验等多个环节。
二、结构与组成
平行细胞培养发酵罐的结构复杂，但通常包括以下几个主要部分：
1、罐体：由筒体及椭圆形或碟形封头焊接而成，小型发酵罐封头和筒体采用法兰连接。罐顶装有视镜及灯镜，方便观察罐内发酵状态。罐体上设有各种接管，如进料管、补料管、排气管、接种管、压力表接管、冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表接口等。
2、搅拌系统：包括电机传动机构（减速器）、桨叶驱动机构和轴向推进器等部件，通过搅拌使发酵液混合均匀，确保营养物质和氧气分布无死角。
3、通气系统：为微生物或细胞提供氧气，同时排出代谢产生的二氧化碳，维持发酵罐内的气体平衡。
4、温度控制系统：能够精确控制培养温度，确保微生物或细胞在最佳温度条件下生长和代谢。
5、pH控制系统：通过调节发酵液的酸碱度，为微生物或细胞提供一个稳定的生长环境。
6、消泡系统：有效防止泡沫溢出，保持发酵过程的稳定。
三、工作原理
平行细胞培养发酵罐的工作原理是通过模拟体内环境（无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等），使细胞在体外生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能。通过搅拌系统、通气系统、温度控制系统和pH控制系统的协同作用，为细胞提供一个理想的生长环境。同时，消泡系统确保发酵过程的稳定进行。
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四、优点与应用
1、优点：
· 有对照组，可高效地获得结论。
· 可实现工艺验证的目的。
· 可实时获得在线的检测参数。
· 可借助软件和控制系统实现复杂的过程控制。
· 可借助软件计算出各种间接参数，甚至实现代谢流计算，实时了解菌体生理指标。
· 通空气或保护气体，实现严格的无氧、半有氧或高耗氧环境。
· 发酵罐的不同结构可以灵活改变，如搅拌桨形式等。
2、应用：
· 在新药研发过程中，为药物生产过程中的早期筛选和优化提供高效的平台。
· 在生物制药生产过程中，用于发酵工艺的开发和放大，为工艺的放大提供理论依据和数据支持。
· 在质量控制方面，能够在小规模试验中模拟大规模生产环境，进行批次间的比较和质量控制。
五、注意事项
1、对环境要求较高，因为操作空间较小，难以实现严格意义接种操作和无菌取样操作。
2、对人员要求高，不仅要有单罐参数分析的能力，还需要掌握多罐对比分析的能力。
3、辅助设施多，需要提供空气、冷却水、灭菌器等。
4、由于体积小，所以对补料系统控制精度要求较高。
5、需要特殊的软件，能够根据客户需求实现同时几台平行罐之间参数的重叠，甚至需要不同罐历史批数据的叠加。
