該發酵罐控制系統主要通過控制熱和生化參數來達到控制整個發酵罐的工藝參數的目的。發酵罐市場控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系統已大致經歷了設(she)備(bei)(bei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，設(she)備(bei)(bei)+ PLC控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（初始邏輯控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)），PLC控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和DCS（分(fen)布(bu)式(shi)）控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)組件的(de)(de)開發過程。整(zheng)個發酵罐的(de)(de)過程控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)分(fen)為(wei)模擬控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，開關控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和各種參(can)數(shu)的(de)(de)相關控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。發酵罐的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)參(can)數(shu)可(ke)分(fen)為(wei)溫度(du)，壓力，流(liu)速(su)，攪拌速(su)度(du)，液(ye)位，pH值，DO值（溶解氧），排氣中的(de)(de)O2和排氣中的(de)(de)CO2、菌絲(si)體密度(du)和CIP電導(dao)率(lv)。

發酵罐(guan)市(shi)場從碳鋼生(sheng)產轉變為不銹鋼生(sheng)產。但是，大多(duo)數一次(ci)性發酵罐(guan)使用(yong)磁力攪拌，而某些(xie)零件(jian)則使用(yong)一次(ci)性設備。通風(feng)管從頂部(bu)橫向(xiang)移動，一次(ci)性袋(dai)固(gu)定(ding)在容器中。除了(le)(le)中間和外(wai)側(ce)，其他控制組件(jian)的(de)格式與(yu)以前相同(tong)。除了(le)(le)從下(xia)面的(de)計(ji)算(suan)機(ji)收集和顯示所有(you)數據之外(wai)，

發酵(jiao)(jiao)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)DCS系(xi)統(tong)(tong)還可以(yi)修改和(he)(he)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)參(can)數(shu)(shu)(shu)對象。早期(qi)的(de)(de)發酵(jiao)(jiao)罐控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)使用數(shu)(shu)(shu)據(ju)收集器單獨收集模擬信(xin)(xin)號(hao)，在模塊中將其從模擬轉(zhuan)換為(wei)數(shu)(shu)(shu)字，然后通過計算機的(de)(de)232接口與主(zhu)機進行通信(xin)(xin)。后來的(de)(de)發酵(jiao)(jiao)罐控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)使用PLC與主(zhu)機進行通信(xin)(xin)，某些控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器也(ye)使用SCADA系(xi)統(tong)(tong)。 SCADA系(xi)統(tong)(tong)監(jian)視和(he)(he)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)現場(chang)的(de)(de)操(cao)作設(she)備(bei)，以(yi)進行數(shu)(shu)(shu)據(ju)采集，設(she)備(bei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，測量，參(can)數(shu)(shu)(shu)調整和(he)(he)實(shi)現。各(ge)種信(xin)(xin)號(hao)警(jing)報(bao)和(he)(he)其他功能(neng)。此外，PLC和(he)(he)通用監(jian)控(kong)(kong)軟(ruan)件(jian)MCGS組態軟(ruan)件(jian)被應用于發酵(jiao)(jiao)生物(wu)反(fan)應器控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)。這使您可以(yi)實(shi)時監(jian)視場(chang)景的(de)(de)環境參(can)數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)每(mei)個運行組件(jian)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)狀(zhuang)態，從而滿足不同的(de)(de)過程要求并顯(xian)著改善系(xi)統(tong)(tong)。可靠性和(he)(he)靈(ling)活性。

發酵(jiao)罐(guan)過程參(can)數控制點

罐溫度控制

1、參數影(ying)響罐(guan)溫度是(shi)發酵過程中酶促(cu)反應(ying)的速率以及與細菌生長和抗生素相關的培養液中的氧氣影(ying)響合成的溶解(jie)度與溶解(jie)氧密切相關。

a、儲(chu)罐(guan)溫度(du)控制(zhi)儲(chu)罐(guan)溫度(du)控制(zhi)主要包括(kuo)加(jia)熱(re)和冷(leng)卻(que)控制(zhi)。其中，加(jia)熱(re)能(neng)(neng)力(li)是通(tong)過(guo)該過(guo)程計算(suan)的，冷(leng)卻(que)能(neng)(neng)力(li)是指加(jia)熱(re)或(huo)(huo)滅菌(jun)后的指定(ding)冷(leng)卻(que)時間(jian)所需的冷(leng)卻(que)能(neng)(neng)力(li)。儲(chu)罐(guan)溫度(du)控制(zhi)器(qi)由加(jia)熱(re)器(qi)和冷(leng)卻(que)水電(dian)磁(ci)閥(fa)組成(cheng)，當發酵罐(guan)中的溫度(du)降至某(mou)個設(she)定(ding)值（或(huo)(huo)更高）以下(xia)時，加(jia)熱(re)器(qi)（或(huo)(huo)冷(leng)卻(que)水電(dian)磁(ci)閥(fa)）會(hui)自動打開，控制(zhi)發酵罐(guan)溫度(du)的目(mu)的。

通過(guo)在指定的(de)冷卻時(shi)間內計算(suan)出(chu)所需(xu)(xu)的(de)冷卻量(liang)(liang)來獲(huo)得(de)冷卻能(neng)力，并(bing)且通過(guo)在指定的(de)加(jia)熱(re)時(shi)間內計算(suan)出(chu)所需(xu)(xu)的(de)熱(re)量(liang)(liang)來獲(huo)得(de)加(jia)熱(re)能(neng)力。焓值(zhi)和熱(re)交(jiao)(jiao)換率的(de)計算(suan)給(gei)出(chu)了熱(re)交(jiao)(jiao)換面積，即發酵罐(guan)夾套或盤(pan)管(guan)的(de)面積。通過(guo)計算(suan)管(guan)道的(de)長(chang)度(du)(du)(du)，介質壓力和壓降(jiang)，可(ke)以確(que)(que)定熱(re)交(jiao)(jiao)換管(guan)的(de)直(zhi)徑，然后確(que)(que)定控(kong)制(zhi)閥的(de)直(zhi)徑。控(kong)制(zhi)閥的(de)直(zhi)徑是培(pei)養溫度(du)(du)(du)受控(kong)變(bian)化的(de)關(guan)鍵參數(shu)。在將培(pei)養溫度(du)(du)(du)的(de)控(kong)制(zhi)變(bian)動量(liang)(liang)作為參數(shu)計算(suan)時(shi)，通常可(ke)以將開度(du)(du)(du)60％至(zhi)80％設置為穩定值(zhi)，如果需(xu)(xu)要考慮滅菌(jun)溫度(du)(du)(du)的(de)上升時(shi)間，則(ze)降(jiang)低該值(zhi)。培(pei)養溫度(du)(du)(du)控(kong)制(zhi)中的(de)波動量(liang)(liang)增加(jia)。

對于帶有熱套(tao)和(he)冷套(tao)的(de)(de)溫(wen)度(du)控制(zhi)系統，給定上述過程(cheng)參數的(de)(de)計算(suan)值(zhi)，參數控制(zhi)相對準確，可以通過飛行(xing)(xing)曲線計算(suan)或經驗方法獲得過程(cheng)參數。我會。考慮培養和(he)滅菌的(de)(de)水箱溫(wen)度(du)控制(zhi)采用PID自動(dong)控制(zhi)，培養溫(wen)度(du)的(de)(de)波動(dong)控制(zhi)范(fan)圍為±0.1°C。其(qi)中，微分運行(xing)(xing)可以提高動(dong)態響應速度(du)，積分運行(xing)(xing)可以有效消除靜誤差，使環(huan)境溫(wen)度(du)不影響罐體的(de)(de)溫(wen)度(du)控制(zhi)。當然，換熱套(tao)的(de)(de)設計應盡(jin)可能薄(bo)，以減少由于溫(wen)度(du)延遲而引起的(de)(de)變(bian)化。

b、發(fa)酵設(she)備必須(xu)根(gen)據滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)控制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)和(he)(he)GMP要(yao)求進行清潔，消毒或滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)。發(fa)酵罐(guan)(guan)中常用的滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)方法是濕(shi)熱滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)。為了控制(zhi)(zhi)滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)溫(wen)(wen)度(du)，在(zai)先進的發(fa)酵罐(guan)(guan)管道(dao)中通常使用疏水閥代替(ti)傳統的疏水閥，但是滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)系統，蒸(zheng)(zheng)汽管道(dao)和(he)(he)閥門直(zhi)徑設(she)計有特殊要(yao)求。在(zai)設(she)計滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)程(cheng)序時(shi)(shi)，蒸(zheng)(zheng)煮和(he)(he)排干時(shi)(shi)間間隔必須(xu)匹(pi)配。打開排水隔膜閥時(shi)(shi)，罐(guan)(guan)體內(nei)的壓力變(bian)化很小，冷(leng)凝水得以有效排出，在(zai)此過(guo)程(cheng)中不會(hui)出現冷(leng)點。在(zai)滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)溫(wen)(wen)度(du)控制(zhi)(zhi)中，考(kao)慮到加熱曲線的溫(wen)(wen)度(du)波動(dong)周期(qi)，并(bing)且為了滿足(zu)濕(shi)熱滅(mie)(mie)(mie)菌(jun)的F0值(zhi)要(yao)求，將其設(she)置(zhi)為達到設(she)定溫(wen)(wen)度(du)1分鐘，然后(hou)正式計時(shi)(shi)。

a、壓力控制

a1、參數功能在發(fa)酵(jiao)罐中保持正壓不僅可以(yi)防止罐壓力(li)為零時污(wu)染細(xi)菌(jun)，還可以(yi)防止培養液中的(de)氧氣(qi)含量。它可以(yi)增加溶解度，并且有利于(yu)細(xi)菌(jun)的(de)生(sheng)長和(he)合(he)成。

a2、壓(ya)力(li)控(kong)制在發酵過程(cheng)中，發酵罐(guan)主體(ti)和管(guan)道需要特定的壓(ya)力(li)控(kong)制。在發酵期間，罐(guan)中的壓(ya)力(li)可以保持(chi)恒(heng)定。但是，在滅菌和冷(leng)卻過程(cheng)中，需要一定量的空(kong)氣來保持(chi)壓(ya)力(li)，因(yin)為這(zhe)樣(yang)可以避免(mian)從環境中吸入臟(zang)空(kong)氣而產生(sheng)負壓(ya)，這(zhe)會導(dao)致水箱(xiang)收縮。其中，冷(leng)卻過程(cheng)中壓(ya)力(li)的影(ying)響(xiang)是不受控(kong)制的參數(shu)，此時(shi)的壓(ya)力(li)由(you)進氣門控(kong)制。

b、氣流，攪拌速度控制

b1參數功(gong)能氣(qi)流功(gong)能：空(kong)氣(qi)是有(you)氧細(xi)菌的重要氧氣(qi)來源。攪(jiao)拌速(su)度(du)的影響：增加攪(jiao)拌速(su)度(du)可(ke)以(yi)增加氧氣(qi)的溶解速(su)度(du)。

b2控制氣流和(he)(he)攪拌速(su)度在發酵(jiao)過(guo)程中，發酵(jiao)罐中的壓力通常可以保持恒定，其(qi)中有(you)兩個因素限(xian)制了(le)溶解氧的濃度：氣流和(he)(he)攪拌速(su)度。

b3 DO值(zhi)校(xiao)(xiao)準發(fa)酵(jiao)液的DO值(zhi)校(xiao)(xiao)準非常重要，因為它直(zhi)接影(ying)響微生物的酶活性，代謝途徑和產品產量。在滅菌和加熱過程(cheng)中，當溫度(du)達到120°C時，DO電極(ji)零點校(xiao)(xiao)準值(zhi)就是溶(rong)解氧(yang)校(xiao)(xiao)準零點值(zhi)。通(tong)過使用初(chu)始發(fa)酵(jiao)溫度(du)中的溶(rong)解氧(yang)作(zuo)為溶(rong)解氧(yang)，通(tong)過校(xiao)(xiao)準攪拌速度(du)，空(kong)氣流速和罐壓力來執(zhi)行(xing)DO電極(ji)99.99％滿刻(ke)度(du)校(xiao)(xiao)準。

c、pH控制

c1參數影響(xiang)發酵(jiao)液的pH值全面(mian)反映了發酵(jiao)過程(cheng)中各種生(sheng)化反應的酸度和堿度。

c2控(kong)制(zhi)pH值(zhi)(zhi)(zhi)有兩種類型的(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)補充形式：添加(jia)流量和滴(di)注。除計(ji)量系(xi)統(tong)外(wai)，這些控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)對(dui)儲罐之(zhi)間的(de)壓力差（包括由于(yu)液位引(yin)起的(de)壓力變(bian)化）高(gao)(gao)度敏感。計(ji)量系(xi)統(tong)還對(dui)液位變(bian)化敏感，因此取決(jue)于(yu)儲罐尺寸和直徑與高(gao)(gao)度之(zhi)比(bi)(bi)。綜合使用注意事項。當(dang)前，pH控(kong)制(zhi)器由酸(suan)(suan)蠕(ru)(ru)動(dong)泵(beng)和堿蠕(ru)(ru)動(dong)泵(beng)組成。如(ru)果(guo)pH值(zhi)(zhi)(zhi)高(gao)(gao)于(yu)設(she)(she)定值(zhi)(zhi)(zhi)，系(xi)統(tong)將自動(dong)啟動(dong)酸(suan)(suan)蠕(ru)(ru)動(dong)泵(beng)，并以(yi)與設(she)(she)定值(zhi)(zhi)(zhi)成比(bi)(bi)例(li)的(de)時(shi)間比(bi)(bi)例(li)向(xiang)發酵罐提(ti)供酸(suan)(suan)性溶(rong)液；如(ru)果(guo)pH值(zhi)(zhi)(zhi)低(di)于(yu)設(she)(she)定值(zhi)(zhi)(zhi)，則為(wei)堿性蠕(ru)(ru)動(dong)泵(beng)調整將開(kai)始。

d、其他參(can)數(shu)排氣(qi)O2和(he)排氣(qi)CO2是(shi)(shi)(shi)確定微生物恢復(fu)和(he)呼(hu)氣(qi)狀態的(de)指標，通(tong)常根(gen)據氧氣(qi)供應條件（如攪(jiao)拌(ban)速率(lv)）進行控制(zhi)。電(dian)導率(lv)是(shi)(shi)(shi)控制(zhi)CIP清(qing)(qing)(qing)潔(jie)溶液濃度的(de)指標，并且是(shi)(shi)(shi)清(qing)(qing)(qing)潔(jie)后殘(can)留(liu)的(de)NaOH指標。兩者都有(you)延(yan)遲判斷，以確保(bao)所有(you)回(hui)路(lu)濃度z終都能達到其清(qing)(qing)(qing)潔(jie)效果。