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應用|生物反應器與發(fā)酵過程的PID精確補料系統(tǒng)

更新時間:2021-11-24      點擊次數(shù):2215
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生物反應器應提供盡可能高的產(chǎn)出比。這需要精確調節(jié)所有重要參數(shù),例如營養(yǎng)物質濃度、溫度或氧氣含量,以理想狀態(tài)支持發(fā)酵。借助量身定制的Burkert閥門Burkert傳感器解決方案確保發(fā)酵罐中的過程安全、可再生。

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發(fā)酵過程中的挑戰(zhàn)

在發(fā)酵過程中,不斷地將基質送入生物反應器,持續(xù)地提取最終產(chǎn)物。閉環(huán)控制回路確保需調節(jié)的參數(shù)始終盡可能精確地符只定的設定值。對此有許多問題需要克服,在傳統(tǒng)解決方案中生物反應器存在的問題:

避免不正確的計量并確保過程可靠性

發(fā)酵罐中的培養(yǎng)系統(tǒng)接受連續(xù)的細胞供給。生化過程對于變化的參數(shù)反應非常敏感。因此,絕不能供給過少或過多的培養(yǎng)液。如果過程受到干擾,所有補充的物質都將無法使用,從而導致不必要的成本和時間延誤。為了調節(jié)連續(xù)供給,經(jīng)常使用隔膜閥,但其不具有優(yōu)異的調節(jié)特性。

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A:營養(yǎng)物質供給過少;B:正確的營養(yǎng)供給;

C:營養(yǎng)物質供給過多


清除污染

為了使發(fā)酵可靠地運作,重要的是將生產(chǎn)循環(huán)和凈化循環(huán)安全地彼此分開。外來細菌或 CIP 介質帶來的污染會使整批發(fā)酵產(chǎn)品無法使用。為了避免不必要的高額成本,在傳統(tǒng)裝置中經(jīng)常使用科里奧利測量設備來控制流量,但這些設備沉重且不易使用還提高了泵送成本。

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優(yōu)化組合性和安裝耗費

德國Burkert流量計、Burkert溫度傳感器、Burkert控制閥和其他組件通常安裝在裝置中難以觸及的地方。此外,這些設備通常又大又重——傳統(tǒng)的流量計和類似的閥門加起來可能立刻重達 18 至 20 千克。這些因素給日常生產(chǎn)中的安裝和后續(xù)保養(yǎng)造成困擾。

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持續(xù)監(jiān)控并記錄過程

持續(xù)監(jiān)控葡萄糖的正確供給可保護生產(chǎn)過程并保證裝置可用性——同時盡可能減少人力使用。同時,它符合制藥行業(yè)的眾多規(guī)定和法規(guī),這些規(guī)定和法規(guī)需要完整的測量參數(shù)文檔以實現(xiàn)明確的可追溯性。并非所有過程控制都能滿足如此多的要求。

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安全、快速和自動地調節(jié)生物反應器

只有所有控制回路都*地運作,您的設備才能確保高效的生產(chǎn)過程和高質量的最終產(chǎn)品。德國Burkert閥門尺寸和控制回路敷設通常既復雜又耗時。第一,借助我們的Burkert閥門設計工具獲取適合您發(fā)酵過程的閥門解決方案;第二,我們?yōu)槟峁┙ㄗh,并為您整理挑選和標注尺寸的產(chǎn)品;或我們?yōu)槟峁┩暾南到y(tǒng)解決方案,減少您在工程過程和制造過程中的耗費,更有帶自動化的解決方案。

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Bürkert 系統(tǒng)解決方案的優(yōu)勢

在發(fā)酵過程中,不斷地將基質送入生物反應器,持續(xù)地提取最終產(chǎn)物。閉環(huán)控制回路確保需調節(jié)的參數(shù)始終盡可能精確地符合只定的設定值。對此有許多問題需要克服,在傳統(tǒng)解決方案中生物反應器存在的問題:

01

 連續(xù)直接測量與監(jiān)控

與傳統(tǒng)解決方案相比,Bürkert 解決方案設計了一個本地控制回路,可確保Burkert流量計和Burkert波紋管閥之間的直接交換。Burkert閥門基于 FLOWave 的信息調節(jié)要供給的培養(yǎng)液份量。連接的 PLC 不僅監(jiān)控過程,還會平衡供給分量與發(fā)酵罐的實際需求,其實際需求根據(jù)大量測量值算出。

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02

 實現(xiàn)靈活且緊湊的裝置設計

借助緊湊型 Bürkert 組件,可以實現(xiàn)特別節(jié)省空間且靈活的機器方案。此外,為了應對現(xiàn)在和未來的挑戰(zhàn),Bürkert 還將現(xiàn)代數(shù)字連通性集成到其所有位置調節(jié)器中,例如PROFINET I/O或 IO-Link。這樣,組件可以無縫納入您的控制系統(tǒng)中,從而在許多方面最大限度地降低裝置的復雜性。

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傳統(tǒng)解決方案

DN1/2":460 x 177 x 75 mm,

閥門 DN 1/2":242 x 327 x 147 mm


Bürkert 解決方案:

FLOWave(通徑 DN 1/2"):(50+92) x 250 x 158 mm

Bürkert 閥門(通徑 DN 1/2"):65 x (157+38) x 110 mm

03

 降低研發(fā)和購置的復雜性

與傳統(tǒng)解決方案相比,Bürkert 解決方案設計了一個本地控制回路,可確保流量計和波紋管閥之間的直接交換。Burkert閥門基于 FLOWave 的信息調節(jié)要供給的培養(yǎng)液份量。連接的 PLC 不僅監(jiān)控過程,還會平衡供給分量與發(fā)酵罐的實際需求,其實際需求根據(jù)大量測量值算出。

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04

 最大限度地減少安裝和調試時的耗費

調試控制回路常常是一項耗時的任務。但是有些方法可以加快這個過程:大多數(shù) Bürkert 位置調節(jié)器中標配的 Autotune(自整定)功能可確保調節(jié)器通過按下按鈕自動適應裝置中的情況。Bürkert 組件重量輕且結構緊湊也有助于快速安裝——即使在難以觸及的地方。

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05

 節(jié)省安裝空間并減輕重量

對于傳統(tǒng)解決方案,如果以每個組件 DN ?" 的通徑為基礎,那么確保培養(yǎng)液經(jīng)調節(jié)供給到生物反應器中的兩個組件的總重量約為 18.5 kg。相比之下,具有相同通徑的 Bürkert 解決方案的總重量僅為 4.4 kg。借助 Bürkert 本地控制回路,可減輕約 14 kg 的重量。此外,該解決方案所需的安裝空間小得多,從而帶來更靈活的裝置方案、更短的安裝時間和更低的機器成本。

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