發酵罐和生物反應器被廣泛應用于生物制藥及輕工業、食品行業,發酵罐。目前市場上的新型發酵罐參數控制系統多棄用傳統古老的數據采集器而采用PLC系統及SCADA微電腦控制系統,該控制系統可對內溫度、內表壓力、罐內流量、攪拌器轉速、液位、pH 值、溶氧量、電導率、排氣系統等實現全自動監測并具有自動警報及全自動調節功能。滿足了客戶的不同工藝需求,使系統控制更為穩定、可靠、靈活。
發酵罐的工藝參數控制主要包含以下幾個要點:
一、溫度控制參數:
無論是針對微生物發酵系列還是細胞培養系列罐內溫度會直接影響到培養物的生長狀態及產物產量。發酵罐的罐溫控制罐溫控制主要通過控制加熱器和冷卻水電磁閥加熱量與冷卻量來完成。普通生產工藝中,溫度參數可采用飛升曲線計算或經驗法等方法獲得。采用PID 控制系統的,溫控范圍值一般在±0.1 ℃。
二、滅菌系統控制參數:
小型發酵罐一般采用高壓鍋離線滅菌,而中型及以上生物發酵罐則通常采用濕熱滅菌法進行在線滅菌。在線滅菌方式主要通過PID配合壓力系統、滅菌系統、溫控系統來共同完成調節控制。 在滅菌溫度參數設定中一般滅菌啟動時間會設定為延遲于設定目的溫度的1 min左右,以保證以濕熱滅菌的F0 值要求。
三、壓力控制參數
合適的壓力參數可以防止罐內負壓所造成的雜菌污染。在好氧型微生物的培養過程中,維持相應的罐內壓力,還可以適當增加培養基的溶氧量利于提升培養物的活躍度及培養物的生長。
四、轉速控制、空氣通量控制參數
氣體控制系統主要由兩部分組成:熱質氣體質量流量控制器和電磁閥開關。前者主要控制通氣量大小,后者主要用來控制氣體供應。在進氣口及排氣體口均設置有空氣過濾裝置,以避免雜菌污染。
發酵罐攪拌器的轉速應當根據培養物來進行設定,我們知道在培養動物細胞等較為脆弱的生物細胞時,轉速不宜設置過高,過高的細胞剪切力會造成細胞損傷,降低細胞活性。在微生物培養過程中,過高的轉速同樣起到損傷作用,所以需要根據不同的培養物設置適宜的轉速。
五、DO值、PH控制參數
DO值也就是溶氧量,它是決定微生物的酶活性、代謝途徑及微生物產量的重要指標。
PID對PH的控制精度一般在及DO的控制精度范圍一般在± 0.01;DO值波動范圍在±2%屬于正常范圍。
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