При дизајнирање на резервоар за биолошка ферментација, дали притисокот во резервоарот треба да биде поставен на автоматски или рачен режим?

За време на инженерскиот дизајн на биореактори и резервоари за биореактор, контролата на притисокот во резервоарот е секогаш основен технички параметар. Без разлика дали се работи за истражување, експерименти на пилотско ниво или системи за ферментација на индустриско ниво, притисокот во резервоарот (притисок во резервоарот) ќе влијае на растворениот кислород, ефикасноста на пренос на маса во гас-течност, ефикасноста на мешање, контролата на пената, безбедноста и приносот на производот. Затоа, во областите на биотехнологијата и биоинженерството, како да се избере „автоматска контрола на притисокот во резервоарот“ или „рачна контрола на притисокот во резервоарот“ за време на дизајнирањето на резервоари за ферментација стана клучно прашање од интерес за многу претпријатија и истражувачки институции.

Оваа статија систематски ќе ги анализира предностите и недостатоците на методите за автоматска и рачна контрола на притисокот во резервоарите од повеќе димензии како што се барањата за процесот, стабилноста на опремата, оперативната тешкотија, безбедноста, трошоците за одржување и применливите сценарија, обезбедувајќи референца за дизајнот на биореактори и резервоари за биореактори.

I. Важност на притисокот во резервоарот во биореактори

За време на процесот на биолошка ферментација, притисокот во резервоарот директно влијае на:

1. Стапка на пренос на кислород (OTR): При аеробна ферментација, зголемувањето на притисокот во резервоарот може да го зголеми снабдувањето со кислород и да ја подобри ефикасноста на микробниот метаболизам.

2. Проток на гас и ефикасност на вентилација: Кога притисокот е стабилен, протокот на воздух или кислород може попрецизно да се контролира.

3. Контрола на пената: Високиот притисок може да ги компресира меурчињата, намалувајќи ја висината на пената.

4. Безбедност на резервоарот: Прекумерниот притисок може да доведе до механички ризици, додека пренискиот притисок може да предизвика обратен тек на надворешниот воздух, што резултира со контаминација.

5. Конзистентност на квалитетот на производот: Стабилниот притисок овозможува поконтролирана метаболичка средина, олеснувајќи го постигнувањето на стабилност на серијата.

Затоа, контролата на притисокот во резервоарот е клучна контролна точка што не може да се игнорира во системот за биолошко инженерство.

II. Карактеристики на рачната контрола на притисокот

Рачната контрола е најтрадиционалниот метод за регулирање на притисокот за резервоари за биолошка ферментација. Обично се постигнува преку следната опрема:

• Рачен издувен вентил
• Рачен вентил за повратен притисок
• Рачен манометар
• Едноставен отвор за олеснување

1. Предности

(1) Ниска цена

Рачните вентили и покажувачките манометри се ефтини и погодни за сценарија со ограничен буџет.

(2) Едноставно одржување

Не се потребни сложени инструментални системи или контролери; трошоците за замена на оштетените вентили се ниски.

(3) Погодно за настава и основни експерименти

За мали наставни експерименти на универзитети или истражувачки институции (како што се курсеви за биореактор, обука на студенти по биоинженерство итн.), рачното регулирање на притисокот во резервоарот може да им овозможи на студентите да ги разберат основните принципи на регулирање на притисокот.

2. Недостатоци

(1) Лоша стабилност на притисокот

Рачните вентили тешко одржуваат стабилен притисок, а операторите треба често да ги прилагодуваат.

(2) Подложни на човечки фактори

Техничкото ниво, оперативното искуство и стабилноста на персоналот влијаат на исходот.

(3) Несоодветно за сложени процеси на ферментација

Процеси како што се ферментација со висока густина, ферментација со континуиран проток и ферментација со голема побарувачка на кислород, кои се чувствителни на промени во притисокот, не можат да се исполнат со рачна контрола.

(4) Постојат безбедносни опасности

Доколку не се ракува навремено, може да предизвика превисок или негативен притисок.

Систем за ферментација MIKEBIO

III. Карактеристики на автоматската контрола на притисокот во резервоарот

Автоматската контрола на притисокот во резервоарот обично се состои од следниве компоненти:

• Електричен вентил за повратен притисок или пневматски вентил за повратен притисок
• Предавател на притисок
• PLC или DCS систем за контрола
• PID контролна логика
• Автоматски вентил за олеснување

1. Предности

(1) Прецизен и стабилен притисок

Автоматскиот систем може да го прилагоди повратниот притисок во реално време користејќи го PID алгоритмот, одржувајќи го притисокот во резервоарот во рамките на зададената вредност ±0,01 бари, погодно за тешки услови на процесот.

(2) Го намалува рачното работење

Ги намалува човечките грешки и ја намалува зависноста од искуството на операторите.

(3) Погодно за системи за ферментација на индустриски размер

Во резервоари за ферментација со голем волумен во индустрии како што се биофармацевтски производи, биотехнолошки материјали и биотехнолошка храна, автоматската контрола на притисокот е речиси стандардна.

(4) Ја подобрува конзистентноста на производот

Автоматизацијата помага да се постигне скалирање на процесот и конзистентност од серија до серија во фабричкото производство.

(5) Компатибилен со дигитални и интелигентни фабрики

Може да се поврзе со системи како што се MES, SCADA и IIoT за да се овозможи далечинско следење, снимање на податоци и оптимизација на процесите.

2. Недостатоци

(1) Висока цена на системот

Потребна е инвестиција за пневматски вентили, електрични вентили, предаватели на притисок и PLC контролни системи.

(2) Комплексно одржување

Потребни се професионални инженери за одржување на инструментите и контролните системи.

(3) Силна зависност од електрична енергија и извор на воздух

Прекинот на електричната енергија или дефектот на изворот на воздух ќе влијае на работата на вентилите, па затоа се потребни резервни системи.

IV. Анализа од перспектива на процесот

1. Ферментација со висока аерација (како што е Escherichia coli, квасец)

• Високиот довод на воздух и брзото мешање доведуваат до чести флуктуации на притисокот.
• Автоматската контрола може брзо да реагира на промените во притисокот.

Заклучок: Се претпочита автоматски притисок во резервоарот.

2. Млечнокиселински бактерии, габи итн. ферментација со ниска аерација

• Притисокот е релативно стабилен и бара мала побарувачка.
• Доколку буџетот е ограничен, може да се користи прирачник.

Заклучок: И двете се прифатливи, но автоматското е постабилно.

3. Ферментација со висока густина на хранење (Fed-batch)

• Чувствителен на притисок и растворен кислород.
• Стабилниот притисок може да го зголеми приносот и да ја намали пената.

Заклучок: Автоматскиот притисок во резервоарот има подобри ефекти.

4. Фина биофармацевтска индустрија (како што се вакцини, антитела, клеточни култури)

• Процесот во голема мера се потпира на конзистентност и следливост.
• Рачната контрола не може да ги исполни барањата на GMP.

Заклучок: Мора да биде автоматско.

5. Пилот-тестови и експериментални истражувања

• Мал обем, ограничен буџет.
• Операторите можат да се прилагодат во реално време.

Заклучок: Рачното е прифатливо, но ако се стремиме кон стабилност на податоците, сепак се препорачува автоматско.

Систем за ферментација MIKEBIO

V. Споредба од перспектива на економијата

Проект	Рачно притискање на резервоарот	Автоматско притискање на резервоарот
Инвестиција во опрема	Ниско	Висок
Трошоци за работна сила	Високо (потребно е континуирано следење)	Ниско
Конзистентност на производот	Сиромашен	Одлично
Применлива скала	Мали испитувања, предавања	Средно ниво на испитување, производство, систем за ферментација на големи размери
Стабилност на процесот	Просек	Висок
Безбедност	Просек	Висок

Генерално, во однос на долгорочните оперативни трошоци и стабилноста, автоматското притискање на резервоарот има поголема предност.

VI. Логички тек за дизајнирање садови за биолошка ферментација

При дизајнирање на биолошки реактор или сад за ферментација, може да се земат предвид следниве логички критериуми:

1. Дали процесот е чувствителен на притисок во садот?

• Да → Автоматски
• Не → Размислете за рачна опција

2. Дали е потребно зголемување на производството или премин кон Добра Производна Производна Пракса (GMP)?

• Да → Мора да биде автоматско
• Не → Може да изберете рачно или автоматски

3. Дали буџетот е доволен?

• Ограничен буџет → Прирачник
• Нормален буџет → Автоматски

4. Дали операторите имаат искуство?

• Недостаток на искуство → Автоматски
• Соодветен лабораториски персонал → Прирачникот е изводлив

5. Дали е потребно далечинско следење и дигитализација?

• Да → Автоматски
• Не → Прирачникот е доволен

VII. Заклучок: Дали треба да избереме автоматски притисок на резервоарот или рачен притисок на резервоарот?

Според современите трендови во биотехнологијата и биоинженерството:

• Автоматскиот притисок во резервоарот стана вообичаена конфигурација за средни и големи биореактори, совршено усогласувајќи се со барањата за дигитализација, стабилност, безбедност и GMP на современите системи за ферментација.
• Рачниот притисок во резервоарот почесто се користи во мали испитувања, наставни цели, сценарија со ограничен буџет или ситуации каде што барањата за притисок не се високи.

Ако целта е:

• Да се ​​зголеми производството
• За подобрување на стабилноста на ферментацијата
• За да се обезбеди конзистентност на серијата
• Да се ​​интегрира во интелигентни фабрики
• За да се исполнат регулаторните барања на GMP

Потоа, автоматската контрола на притисокот во резервоарот е оптимален избор.

Само во случаи на значителен притисок врз трошоците, ниски барања за процесот и мал обем, рачниот притисок во резервоарот има одредена рационалност.

Од друга страна, при изборот на биореакторски ферментатор, потребно е да се избере формален производител со добра репутација и силни можности за да се обезбеди квалитет на производот. „Џиангсу Мајк Биотехнолоџи Ко., Лтд.“, основана во 2008 година, е високотехнолошко претпријатие фокусирано на истражување и развој, производство и продажба на опрема за биолошка ферментација. Имаме интелигентна и автоматизирана платформа за ферментација на пилотско ниво, како и развиен систем за ферментација. Овој систем овозможува оптимизација на процесите на ферментација на пилотско ниво и пуштање во употреба и развој на сите процеси - од производство на ферментација на пилотско ниво до одвојување и прочистување на производите од ферментација. Дополнително, компанијата постави докторска работна станица и модерна лабораторија.

Исто така, поседуваме стандардизирана производствена работилница, опремена со комплетни комплети опрема и алатки потребни за инсталација. Тие главно вклучуваат разни машински алати, автоматски машини за аргонско лачно заварување, машини за автоматско полирање, машини за автоматско сечење, детектори за дефекти и повеќе од 60 други комплети опрема за производство и тестирање. Сите производствени процеси се придржуваат до современи стандардни оперативни процедури, што ни овозможува да им обезбедиме на клиентите попрофесионална гаранција за квалитет и техничка поддршка.

ЧЕШМИНИ: #MIKEBIO #MIKE #BIO #BIOTECH #биотехнологија #биореактор #ферментатор #Биореактор #ферментатор #биореактор #ферментатор #биореактор #биореактор #биоинженерство #Резервоар за ферментација #Биотехнологија #биотехнологија #биотехнологија #биотехнологија #биотехнологија #биотехнологија #ферментација #ферментација #ферментација #ферментација #ферментатор #Систем за ферментација #Сад за ферментација #Фабрика за ферментација #ФерментацијаКина #Производител на ферментација #Опрема за ферментација #Прецизна ферментација #Подготовка на течности #Биообработка