Major Science梅洁Winpact One发酵系统解析

✨ 系统概览与核心设计

Winpact One发酵系统（以FS-06型号为代表）是Major Science设计的一款紧凑型、多功能实验室生物反应器。它旨在为研究人员提供一个高度灵活和精确的实验平台，适用于从微生物发酵到真核细胞培养等多种生物过程。

• 灵活兼容的罐体系统：该系统可兼容多种类型的玻璃罐体（工作体积通常覆盖1L至10L），用户可以根据实验需求选择单层、双层（夹套）或气升式等不同设计的罐体。

• 双模式温度控制系统：Winpact One集成了恒温式（水浴）和干热式两种温控系统，这意味着无论用户选择哪种类型的罐体，系统都能提供精确的温度控制。

• 集成化与紧凑型设计：系统将控制器、蠕动泵等组件高度集成，结构紧凑，节省实验室空间。

🔬 Winpact One发酵系统的工作原理

1. 温度控制

温度是影响生物过程的关键因素之一。Winpact One的双加热系统使其能够灵活适配不同的罐体类型并进行精确温度控制。

• 夹套罐体与恒温控制：对于需要精确和稳定温度的培养（如对温度敏感的哺乳动物细胞培养），系统可与双夹套罐体配合使用。恒温系统通过在内夹套和外夹套之间循环温度控制水来实现。

• 干热式温控：对于标准微生物发酵或需要快速升降温的实验，系统可搭配单层罐体，并通过贴附在罐壁的加热毯（或类似装置）进行直接加热。

• 传感与闭环控制：系统采用Pt100铂电阻温度检测器进行实时温度监测，并将数据反馈给控制器。控制器通过PID算法精确调节加热器和冷却水阀（针对夹套系统），将温度波动控制在±0.1°C的范围内。

2. 搅拌与混合机制

适当的搅拌对于保持培养物的均匀性、传质（特别是氧气）以及热量传递至关重要。

• 高效温和的搅拌：系统采用顶部驱动的无刷直流电机。这种电机运行平稳，噪音小，无需频繁维护。系统提供多种搅拌桨叶（如六叶式搅拌桨、倾斜式叶片叶轮、螺旋型、锚型等）以适应不同需求。

• 转速控制：电机转速可在较大范围内精确调节（例如1-60 RPM或30-1200 RPM，具体取决于型号和配置），精度可达±1 RPM。

3. 通气与溶氧控制

对于好氧发酵，氧气是至关重要的底物。Winpact One通过多种手段控制培养液中的溶解氧水平。

• 通气系统：系统通过内置的流量计控制进入罐体的无菌空气（或其他气体，如氧气、氮气、二氧化碳）的流量。

• 溶氧水平的测量与控制：系统使用耐热的DO极谱感应器实时监测溶氧水平，测量范围通常为0-200%，精度可达0.1%。

• 二级DO控制策略：当溶氧水平偏离设定点时，系统会启动二级级联控制：

1. 首先自动调整搅拌转速以改变溶氧传输效率。

2. 如果调节搅拌速度仍不能满足需求，系统会启动气体混合站（可选配），通过改变进气中的氧气比例来精确控制溶氧。

4. pH与补料控制

系统通过集成的蠕动泵和传感器实现对pH等参数的自动控制。

• pH的自动调控：pH电极持续监测培养液的酸碱度。当pH偏离设定值时，控制器会启动相应的内置蠕动泵，自动添加酸液或碱液以恢复设定的pH值。

• 底物补料与消泡：内置的蠕动泵（通常为4个）同样可用于定时或按需补加培养基、诱导剂等。另一个蠕动泵专用于添加消泡剂，以消除发酵过程中产生的过多泡沫，防止逃液和污染。

🚀 系统的智能控制与数据处理

Winpact One的核心是其强大的智能控制系统，它整合了各个子系统的操作与监控。

• 用户友好的控制界面：系统配备10.4英寸彩色触摸屏，以图形化界面显示所有关键参数（温度、pH、DO、转速等）的实时数据和趋势曲线，方便用户设置参数和监控进程。

• 可编程与自动化：用户可以对发酵过程进行最多15步的程序化控制。在每一步中，都可以预设温度、pH、DO、转速、补料等参数的目标值和持续时间，实现全自动运行。

• 远程监控与数据管理：系统支持以太网远程控制。用户可以在计算机上使用配套的SCADA软件实时查看和控制发酵过程，甚至可以同时连接和监控多达16台发酵罐，非常适合需要并行多次实验的研究。实验数据可通过USB接口导出。

💎 主要应用场景

凭借其灵活的设计和精确的控制能力，Winpact One发酵系统适用于广泛的生物技术研究领域：

• 微生物发酵：用于大肠杆菌、酵母等需氧微生物的高密度培养，生产酶、抗生素等代谢产物。

• 细胞培养：适用于哺乳动物细胞（如CHO细胞、HEK293细胞）和昆虫细胞的培养，用于生产疫苗、单克隆抗体、病毒载体等。

• 特殊研究：

• 光合培养：通过选配光照模块，可作为光生物反应器，用于微藻等光合生物的培养。

• 固态发酵模拟：通过特殊的搅拌扇叶（如螺旋型、锚型）和可调节角度的罐体，可模拟固态发酵环境，用于真菌培养等。

总的来说，Major Science梅洁Winpact One发酵系统通过其高度集成和智能化的设计，将温度、搅拌、通气、pH等关键环境参数置于精确的闭环控制之下，从而为研究人员提供了一个强大而可靠的平台，用于探索和优化复杂的生物过程。希望以上解读能帮助您更深入地理解其工作原理。