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應(yīng)用|生物反應(yīng)器與發(fā)酵過程的PID精確補料系統(tǒng)
閱讀：2142 發(fā)布時間：2021-11-24
生物反應(yīng)器應(yīng)提供盡可能高的產(chǎn)出比。這需要精確調(diào)節(jié)所有重要參數(shù)，例如營養(yǎng)物質(zhì)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閥門和Burkert傳感器解決方案確保發(fā)酵罐中的過程安全、可再生。
發(fā)酵過程中的挑戰(zhàn)
在發(fā)酵過程中，不斷地將基質(zhì)送入生物反應(yīng)器，持續(xù)地提取最終產(chǎn)物。閉環(huán)控制回路確保需調(diào)節(jié)的參數(shù)始終盡可能精確地符只定的設(shè)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(yīng)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(yīng)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(zhì)都將無法使用，從而導致不必要的成本和時間延誤。為了調(diào)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(diào)節(jié)特性。
A：營養(yǎng)物質(zhì)供給過少；B：正確的營養(yǎng)供給；
C：營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)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(shè)備來控制流量，但這些設(shè)備沉重且不易使用還提高了泵送成本。
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(shè)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。
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。
安全、快速和自動地調(diào)節(jié)生物反應(yīng)器
只有所有控制回路都*地運作，您的設(shè)備才能確保高效的生產(chǎn)過程和高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。德國Burkert閥門尺寸和控制回路敷設(shè)通常既復雜又耗時。第一，借助我們的Burkert閥門設(shè)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。
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(zhì)送入生物反應(yīng)器，持續(xù)地提取最終產(chǎn)物。閉環(huán)控制回路確保需調(diào)節(jié)的參數(shù)始終盡可能精確地符合只定的設(shè)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(yīng)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(shè)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(diào)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。
02
實現(xiàn)靈活且緊湊的裝置設(shè)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(yīng)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(diào)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。
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(shè)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(diào)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。
04
最大限度地減少安裝和調(diào)試時的耗費
調(diào)試控制回路常常是一項耗時的任務(wù)。但是有些方法可以加快這個過程：大多數(shù) Bürkert 位置調(diào)節(jié)器中標配的 Autotune（自整定）功能可確保調(diào)節(jié)器通過按下按鈕自動適應(yīng)裝置中的情況。Bürkert 組件重量輕且結(jié)構(gòu)緊湊也有助于快速安裝——即使在難以觸及的地方。
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(chǔ)，那么確保培養(yǎng)液經(jīng)調(diào)節(jié)供給到生物反應(yīng)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。
