生物制药发酵罐是用于生产重组蛋白、单克隆抗体、疫苗等生物药物的核心设备，符合cGMP和FDA规范。系统通过精确控制细胞生长环境，实现哺乳动物细胞（如CHO、HEK293）或

微生物的高密度培养，典型规模为50-20,000L，具备完整的质量追溯系统。

一、设备组成

1. 主体结构：316L不锈钢罐体（表面粗糙度Ra≤0.5μm）、一次性生物反应袋（工作体积50-2000L）

2. 核心系统：低剪切搅拌（Pitched-blade桨，20-300rpm）、级联溶氧控制（表面通气+氧灌注+搅拌）

3. 过程控制：在线活细胞密度检测（电容法）、多参数联动（pH±0.05，DO±1%，温度±0.1℃）

4. 无菌保障：双端面机械密封、蒸汽灭菌接口（SIP，121℃/30min）

二、工作原理

1. 细胞扩增阶段：控制比生长速率μ=0.015-0.03h⁻¹、维持DO=30-50%（通过空气/O₂混合）

2. 产物合成期：温度偏移策略（37℃→32℃）、补料优化（葡萄糖维持2-5g/L）

3. 收获处理：深层过滤（0.2μm）、在线浓缩（切向流过滤）

三、设计特点

1. 合规性设计：符合ASME BPE标准、全焊接管路（无死角）

2. 规模放大：恒定kLa原则（＞20h⁻¹）、几何相似放大（H/D=1.5-2.5）

3. 一次性技术：预灭菌组装、减少交叉污染风险

四、操作流程

1. 批次准备：安装生物反应袋/灭菌 → 培养基平衡（DO=100%）

2. 培养过程：接种密度0.5×10⁶ cells/mL → 动态调整补料速率

3. 质量控制：每日取样检测（活率＞90%）→ 在线监测代谢物（葡萄糖/乳酸）

五、维护方案

1. 日常维护：批间CIP（1M NaOH→注射用水）、传感器校准

2. 定期维护：季度更换密封件、年度压力测试

3. 验证要求：培养基模拟灌装试验、生物指示剂挑战试验