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应用|生物反应器与发酵过程的PID精确补料系统

发布时间:2021-11-24      点击次数:25
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生物反应器应提供尽可能高的产出比。这需要精确调节所有重要参数,例如营养物质浓度、温度或氧气含量,以理想状态支持发酵。借助量身定制的Burkert阀门Burkert传感器解决方案确保发酵罐中的过程安全、可再生。

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发酵过程中的挑战

在发酵过程中,不断地将基质送入生物反应器,持续地提取最终产物。闭环控制回路确保需调节的参数始终尽可能精确地符只定的设定值。对此有许多问题需要克服,在传统解决方案中生物反应器存在的问题:

避免不正确的计量并确保过程可靠性

发酵罐中的培养系统接受连续的细胞供给。生化过程对于变化的参数反应非常敏感。因此,绝不能供给过少或过多的培养液。如果过程受到干扰,所有补充的物质都将无法使用,从而导致不必要的成本和时间延误。为了调节连续供给,经常使用隔膜阀,但其不具有优异的调节特性。

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A:营养物质供给过少;B:正确的营养供给;

C:营养物质供给过多


清除污染

为了使发酵可靠地运作,重要的是将生产循环和净化循环安全地彼此分开。外来细菌或 CIP 介质带来的污染会使整批发酵产品无法使用。为了避免不必要的高额成本,在传统装置中经常使用科里奥利测量设备来控制流量,但这些设备沉重且不易使用还提高了泵送成本。

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优化组合性和安装耗费

德国Burkert流量计、Burkert温度传感器、Burkert控制阀和其他组件通常安装在装置中难以触及的地方。此外,这些设备通常又大又重——传统的流量计和类似的阀门加起来可能立刻重达 18 至 20 千克。这些因素给日常生产中的安装和后续保养造成困扰。

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持续监控并记录过程

持续监控葡萄糖的正确供给可保护生产过程并保证装置可用性——同时尽可能减少人力使用。同时,它符合制药行业的众多规定和法规,这些规定和法规需要完整的测量参数文档以实现明确的可追溯性。并非所有过程控制都能满足如此多的要求。

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安全、快速和自动地调节生物反应器

只有所有控制回路都无故障地运作,您的设备才能确保高效的生产过程和高质量的最终产品。德国Burkert阀门尺寸和控制回路敷设通常既复杂又耗时。第一,借助我们的Burkert阀门设计工具获取适合您发酵过程的阀门解决方案;第二,我们为您提供建议,并为您整理挑选和标注尺寸的产品;或我们为您提供完整的系统解决方案,减少您在工程过程和制造过程中的耗费,更有带自动化的解决方案。

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Bürkert 系统解决方案的优势

在发酵过程中,不断地将基质送入生物反应器,持续地提取最终产物。闭环控制回路确保需调节的参数始终尽可能精确地符合只定的设定值。对此有许多问题需要克服,在传统解决方案中生物反应器存在的问题:

01

 连续直接测量与监控

与传统解决方案相比,Bürkert 解决方案设计了一个本地控制回路,可确保Burkert流量计和Burkert波纹管阀之间的直接交换。Burkert阀门基于 FLOWave 的信息调节要供给的培养液份量。连接的 PLC 不仅监控过程,还会平衡供给分量与发酵罐的实际需求,其实际需求根据大量测量值算出。

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02

 实现灵活且紧凑的装置设计

借助紧凑型 Bürkert 组件,可以实现特别节省空间且灵活的机器方案。此外,为了应对现在和未来的挑战,Bürkert 还将现代数字连通性集成到其所有位置调节器中,例如PROFINET I/O或 IO-Link。这样,组件可以无缝纳入您的控制系统中,从而在许多方面最大限度地降低装置的复杂性。

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传统解决方案

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

阀门 DN 1/2":242 x 327 x 147 mm


Bürkert 解决方案:

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

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

03

 降低研发和购置的复杂性

与传统解决方案相比,Bürkert 解决方案设计了一个本地控制回路,可确保流量计和波纹管阀之间的直接交换。Burkert阀门基于 FLOWave 的信息调节要供给的培养液份量。连接的 PLC 不仅监控过程,还会平衡供给分量与发酵罐的实际需求,其实际需求根据大量测量值算出。

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04

 最大限度地减少安装和调试时的耗费

调试控制回路常常是一项耗时的任务。但是有些方法可以加快这个过程:大多数 Bürkert 位置调节器中标配的 Autotune(自整定)功能可确保调节器通过按下按钮自动适应装置中的情况。Bürkert 组件重量轻且结构紧凑也有助于快速安装——即使在难以触及的地方。

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05

 节省安装空间并减轻重量

对于传统解决方案,如果以每个组件 DN ½" 的通径为基础,那么确保培养液经调节供给到生物反应器中的两个组件的总重量约为 18.5 kg。相比之下,具有相同通径的 Bürkert 解决方案的总重量仅为 4.4 kg。借助 Bürkert 本地控制回路,可减轻约 14 kg 的重量。此外,该解决方案所需的安装空间小得多,从而带来更灵活的装置方案、更短的安装时间和更低的机器成本。

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