發(fā)酵技術作為集傳統(tǒng)又前沿于一身的工藝，在眾多行業(yè)中扮演著至關重要的角色。然而，將實驗室中珍貴的菌種或細胞株，轉化為穩(wěn)定、高效、可放大的生產工藝，其首要且關鍵的基石，便是一個經過科學設計和專業(yè)建造的現(xiàn)代發(fā)酵實驗室，無論是進行酶制劑的高效表達、抗體藥物的工藝開發(fā)，還是新型益生菌的篩選優(yōu)化，一個成功的發(fā)酵實驗室都不是想象中簡單的設備堆砌，而是融合了生物學、工藝工程、機械與控制技術的復雜系統(tǒng)。作為深耕生物工程領域的專業(yè)工程建設者，
CEIDI西遞認為構建這樣復合型的高效平臺，必須系統(tǒng)性解決以下核心問題：
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核心工藝區(qū)如何規(guī)劃?
如何實現(xiàn)流程最優(yōu)與交叉污染零風險?
工藝規(guī)劃與平面設計是實驗室的“骨架”，其合理性直接決定了研發(fā)效率與數(shù)據(jù)的可靠性。按照我們的服務流程，在規(guī)劃設計階段——項目現(xiàn)場踏勘過程中，西遞團隊會與甲方單位一同梳理URS需求(內裝與技術部分)，以便在接下來的平面與技術方案中實現(xiàn)流程最優(yōu)與降低交叉污染風險。
生物工程領域的實驗室需要一個可控的、純凈的生物反應環(huán)境，實驗流程必須嚴格遵循“單向流”原則，我們可以按照實驗需求的功能模塊去規(guī)劃分區(qū)。本文我們以酶發(fā)酵實驗工程為例，展示比較常見的分區(qū)方案，五個功能區(qū)設置如下：
無菌操作區(qū)(核心區(qū))： 包括菌種制備、接種、無菌接種操作臺/生物安全柜。
發(fā)酵培養(yǎng)區(qū)： 放置發(fā)酵罐、搖床等設備。需考慮設備散熱、重量承重，以及大量的電源、氣體(空氣、氧氣、氮氣)、蒸汽和上下水點位預留。
下游處理區(qū)： 進行離心、過濾、破碎、粗純化等操作。此區(qū)域易產生氣溶膠和廢棄物，需設計為負壓，防止對上游區(qū)域造成污染。
分析檢測區(qū)： 配備PCR儀、電泳、HPLC等儀器，用于過程監(jiān)控和產物分析。
洗滌滅菌區(qū)： 獨立設置，用于玻璃器皿、培養(yǎng)基、廢料等的清洗與滅菌(高壓滅菌鍋)。此區(qū)域是最大的污染源，應位于流程末端并靠近出口。
分區(qū)敲定后就是依據(jù)前面的分區(qū)來布局平面方案，原則仍舊是人物流路徑設計明晰不交叉不迂回，確保潔污分流，互不干涉。具體措施包括：核心功能室與輔助間的協(xié)調搭配，包括設計專用的人員更衣通道(不同潔凈等級對應不同更衣程序)、物料傳遞窗(帶紫外滅菌)、廢棄物出口等(看上去與潔凈室雷同，具體原因見后)。
當然，上述布局方案為污染控制提供了空間結構基礎，而要將此邏輯轉化為持續(xù)、穩(wěn)定的動態(tài)現(xiàn)實，則完全依賴于一套量身定制的潔凈與技術系統(tǒng)。它是將物理隔離轉化為可控環(huán)境參數(shù)(壓差、潔凈度、溫濕度) 的核心技術手段。也可以說各功能區(qū)的既定設計意圖，最終需要通過一系列技術手段來捍衛(wèi)。在酶發(fā)酵實驗室工程建設中，保障發(fā)酵過程穩(wěn)定性、酶產物純度及實驗安全性的核心，“硬件選型 + 技術系統(tǒng)聯(lián)動 “就顯得尤為重要。下面，我們來簡單拆解看看如何在每個區(qū)配置合適的硬件與技術聯(lián)動。
1.無菌操作區(qū)(如菌種制備室、接種間)
配置潔凈等級： 因其為整個工程的核心，通常采用 ISO 7級 或更高標準(如ISO 5級/百級層流罩下操作)。
配置氣流組織： 上送下側回氣流方式。特別注意，生物安全柜、超凈工作臺等上方需設置垂直層流罩，提供局部ISO 5級的超凈保護。
配置壓差控制： 該區(qū)正壓控制(相鄰區(qū)域保持+15Pa以上)，嚴防低級別區(qū)域的污染物隨氣流侵入。
配置溫濕度控制： 為無菌操作提供穩(wěn)定舒適的環(huán)境，溫度22±1°C，濕度50±5% 。
2.發(fā)酵培養(yǎng)區(qū)(如發(fā)酵實驗室、搖床間)
配置潔凈等級：控制投資和運行成本的我們推薦按ISO 8級設計。
配置氣流與換氣次數(shù)： 這是本區(qū)域設計的重點，要維持潔凈度和有效排除發(fā)酵設備散發(fā)的巨大工藝熱負荷(尤其是大型發(fā)酵罐和搖床)，換氣次數(shù)控制>20次/小時。
壓差控制： 保持對公共走廊的正壓(+10~+15Pa)，但低于無菌操作區(qū)。
特殊考量： 需為每個發(fā)酵罐預留足夠的排風罩和排風量，用于緊急情況下排放可能產生的揮發(fā)性物質或異味。設備電源、氣源接口的位置需與送排風口布局協(xié)同設計，避免氣流短路。
3.下游處理區(qū)(如離心間、細胞破碎間)
配置潔凈等級： 控制在 ISO 8級。
配置氣流與壓差： 這個區(qū)域以控制潛在的污染源(氣溶膠和粉塵)為主，設置相對相鄰區(qū)域負壓(-5~-10Pa)， 配合排風系統(tǒng)高效過濾后排出。
配置排風系統(tǒng)：也是為了控制污染源與防交叉污染。 在離心機、破碎儀等設備上方設置專用排風罩。
4.分析檢測區(qū)與公用走廊
配置潔凈等級：控制在 ISO 8級 。
配置溫濕度： 不做具體要求，可以按舒適性空調設計 。
實驗室與潔凈車間雖是不同，但實驗乃至小試環(huán)節(jié)嚴格意義上來說也是圍繞從“空氣凈化”到“全流程防塵”去做文章。只是實驗室部分依據(jù)實驗流程的流程，將需要控制潔凈環(huán)境的部分壓縮到一定空間內進行。譬如關鍵部分：酶發(fā)酵實驗室發(fā)酵罐接種口、酶純化操作臺我們設置“局部百級潔凈罩” 或“層流工作臺”來實現(xiàn)潔凈環(huán)境。
- 局部百級潔凈罩采用垂直層流設計，將出風口風速控制在 0.3～0.5m/s，形成穩(wěn)定的潔凈氣流屏障，將操作區(qū)域的潔凈度提升至 ISO 5 級。具體操作：發(fā)酵罐接種口正上方 1m 處安裝局部潔凈罩，通過 HEPA 過濾器產生垂直向下的潔凈氣流，將接種區(qū)域的微粒濃度控制在指定范圍。
- 層流工作臺采用水平層流模式，在工作臺面鋪設防靜電防塵橡膠墊，配合紫外線消毒燈(每班次使用前后各消毒 30 分鐘)，確保接種、取樣等操作在無菌無塵環(huán)境下進行。
生物工程類實驗室與傳統(tǒng)處理化學試劑的實驗室不是一個范疇，本文我們列舉的酶發(fā)酵實驗室是一個進行活體微生物培養(yǎng)且以追求“純種發(fā)酵”為目標的實驗室，其本質可以看作是一個“小試微型生產車間”。實驗的核心是制備及保護工程菌株。 經過精心編輯、高通量篩選得到的高產工程菌株，是每一位客戶價值連城的核心資產。一次污染就可能導致幾個月的篩選工作前功盡棄。所以我們#
CEIDI西遞實業(yè)這類專業(yè)潔凈工程企業(yè)的核心價值，就是用專業(yè)技術能力將實驗建筑的外部污染、內部交叉污染都在標準的建設工程過程中良好地規(guī)避。確保實驗數(shù)據(jù)的“可靠性”與“可重復性”。尤其是應對“高風險特質”的生物工程實驗 ，由我們來建設一個可控的、純凈的生物反應環(huán)境對每一位客戶來說，都是良好的保障。
我們期待能與對研發(fā)質量有執(zhí)著要求、對創(chuàng)新轉化有清晰規(guī)劃的客戶朋友展開對話，最終攜手一同將您的實驗室打造成您所在領域的技術策源地。
技術熱線：021-62250299 / 400-666-1693。專業(yè)團隊，全程技術支持，助力潔凈工程高效落地!
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2025-09-11
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