搅拌压力罐(发酵罐控制系统的参数控制)

Posted

篇首语:常识并不是大家都知道的,常见的东西。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了搅拌压力罐(发酵罐控制系统的参数控制)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

搅拌压力罐(发酵罐控制系统的参数控制)

发酵罐的控制系统主要是通过控制热工和生化参数,从而达到控制整个发酵罐的工艺参数的目的。发酵罐的控制系统大致经历了仪表控制、仪表+PLC控制(早期的逻辑控制)、PLC控制及其组成的DCS(分散)控制的发展过程。在整个发酵罐的工艺控制中,可分为模拟量控制、开关量控制及各参数的关联控制。发酵罐的控制参数可分为温度、压力、流量、搅拌转速、液位、pH值、溶氧量、排气O2和排气CO2、菌丝密度及CIP中的电导率等。

1、罐温控制
参数作用罐温会影响发酵过程中酶反应的速率及氧在培养液中的溶解度,其与菌体生长、抗生素合成及溶解氧都有密切关系。
罐温控制主要包括控制加热量与冷却量。其中,加热量是由工艺计算而得;冷却量是指在加热或灭菌后,且在规定的冷却时间下所需要的冷量。罐温控制装置由一个加热器和冷却水电磁阀组成,当发酵罐内温度低于(或高于)某个设定值时,系统将自动开启加热器(或冷却水电磁阀),以达到控制发酵罐温度的目的。
通过计算在规定的冷却时间下所需的冷量得出冷却量,通过计算在规定的加热时间下所需的热量得出加热量。通过焓值计算和换热速率,得出换热面积,也就是发酵罐的夹套或盘管的面积。通过对管路长度、介质压力及压力损失的计算,才能确定换热管的管径,进而确定控制阀的通径,控制阀通径是以培养温度的控制波动量为主要参数。若以培养温度的控制波动量为参数来计算,往往可设定60%~80%的开度为稳定值;若要兼顾灭菌升温时间,那么取值可以低些,此时培养温度控制波动量就会大些。
在带冷热夹套的温度控制系统中,如果上述工艺参数计算取值恰当,则参数控制相对精确,其中工艺参数可采用飞升曲线计算或经验法等方法获得。在兼顾培养和灭菌的罐温控制中,采用PID自动控制,其培养温度的波动控制范围在±0.1℃。其中,微分作用能提高动态响应速度,积分作用能有效消除静态误差,使环境温度不对罐温控制产生影响。当然,换热夹套的设计要尽可能薄,以减少温控滞后所带来的波动。


2、灭菌控制
按照工艺与GMP要求,对发酵设备应当进行清洁、消毒或灭菌。发酵罐通常采用的灭菌方法是湿热灭菌。在灭菌温度控制中,先进的发酵罐的管路中往往用疏水隔膜阀来替代传统的疏水阀,但对所灭菌系统与蒸汽管路及阀门通径的设计有一定要求。在灭菌程序设计中,通蒸汽时间和疏水时间间隔应相匹配,在疏水隔膜阀打开的瞬间,其罐体压力几乎不变,且冷凝水被有效疏掉,此过程没有冷点出现。在灭菌温度控制中,应考虑升温曲线中的温度波动周期,一般设定为到达设定温度的1min后才正式计时,以满足湿热灭菌的F0值要求。


3、压力控制
参数作用发酵罐维持正压既可以杜绝由于罐压为零时造成的染菌,还可增加氧在培养液中的溶解度,有利于菌的生长及合成。
压力控制发酵罐罐体和管路在发酵过程中都需一定的压力控制。在发酵培养期间,罐内压力基本可以保持恒定。然而,在灭菌降温的过程中,为避免负压吸入环境的非洁净空气以及负压可能将罐体吸瘪情况的发生,需要通入一定的空气保压。其中,降温过程中的压力影响是非控制参数,这时的压力是用进气阀控制。


4、空气流量、搅拌转速控制
参数作用空气流量作用:空气是给好气菌供氧的重要来源。搅拌转速作用:提高搅拌转速可以增加氧的溶解速度。
空气流量、搅拌转速控制发酵过程中,发酵罐的压力一般可以保持恒定,制约溶解氧浓度的因素有两个,即空气流量与搅拌转速。


5、DO值标定
发酵液的DO值直接影响微生物的酶活性、代谢途径及产物产量,因此DO值标定十分重要。在灭菌升温过程中,当温度达到120 ℃后,DO电极零点的标定值就是溶氧标定的零点值;DO电极100%满度值的标定是指在正式发酵前,设定发酵初始温度、搅拌转速(最高)、通气量和罐压,以该初始状态下的溶氧作为溶氧标定。

霍尔斯HF-Control发酵罐系统控制界面

霍尔斯(HOLVES)研发设计的HF-Control第二代发酵控制系统,应用了仪表盘设计语言,用户通过观察动态数字表盘对发酵过程中的关键数据一目了然,可以非常准确地掌握发酵罐的参数和状态,从而做出快速后续操作,系统依附霍尔斯(HOLVES)独有的专利技术,开发的自动化功能模块,更是将发酵工作带入智能平台,大大提升用户的实验效率及时间成本。


我们提供不同类型的行业资讯、技术知识、解决方案,研发和生产了多款新型实验室发酵罐、生物反应器、切向流超滤等设备,满足从实验到工业生产等各个需求环节。

相关参考

水塔水位控制plc编程图(恒压供水系统及其设计选型)

...:随供用水量等参数变化,保持供水压力不变;恒压供水控制系统构成:变频器,PLC,电控器件。主要应用场合:高层建筑,居民小

搅拌机搅拌罐(全自动控制非标定制不锈钢搅拌罐及不锈钢卧式混合机整车发往现场)

全自动控制非标定制不锈钢搅拌罐及不锈钢卧式混合机整车发往现场,含钢结构平台,加班赶工不负厚望!!!

机械搅拌通风发酵罐(精酿啤酒设备发酵罐的特点和种类)

精酿啤酒发酵罐主要是给降温后麦汁接种酵母后,提供一个适宜的环境,让麦芽糖转化为酒精。啤酒发酵罐配置有降温夹套,可以进行温度控制、配合酒花干投口、CIP洗罐器、取样阀、出酒口和排污口、水封式机械压力调节阀、...

水泥罐保温(水泥发泡保温板)

...市场需求新研发的成套设备。该生产线将工艺流程划分为搅拌系统、循环浇注系统、脱模系统、切割系统、包装系统、储存系统、废料破碎回收系统,全套生产线可实现班产量400—600m3,全部利用自动控制生产流程,所需人工9—...

气动锚(赣工机械不锈钢搅拌罐介绍)

搅拌罐表意即对物料进行搅拌、混配、调和、均质等,不锈钢搅拌罐根据生产工艺的要求设计结构及配置可标准化及人性化。搅拌罐在搅拌过程中可实现进料控制、出料控制、搅拌控制及其它手动自动控制等。赣工机械流体混合...

机械搅拌发酵罐的基本结构图(如何控制实验室发酵罐中的搅拌?)

搅拌是发酵罐中基本的机械装置,对微生物的发酵也有所助益。实验室发酵罐的搅拌系统分为电机和变速箱、搅拌轴、搅拌桨、轴封和挡板几大部分。电机和变速箱是为搅拌提供动力;搅拌桨和搅拌轴是运作的主要部分;轴封是...

机械搅拌生物反应器设计(如何控制实验室发酵罐中的搅拌?)

搅拌是发酵罐中基本的机械装置,对微生物的发酵也有所助益。实验室发酵罐的搅拌系统分为电机和变速箱、搅拌轴、搅拌桨、轴封和挡板几大部分。电机和变速箱是为搅拌提供动力;搅拌桨和搅拌轴是运作的主要部分;轴封是...

机械搅拌生物反应器说明书(如何控制实验室发酵罐中的搅拌?)

搅拌是发酵罐中基本的机械装置,对微生物的发酵也有所助益。实验室发酵罐的搅拌系统分为电机和变速箱、搅拌轴、搅拌桨、轴封和挡板几大部分。电机和变速箱是为搅拌提供动力;搅拌桨和搅拌轴是运作的主要部分;轴封是...

气压给水设备的作用(恒压供水系统及其设计选型)

...:随供用水量等参数变化,保持供水压力不变;恒压供水控制系统构成:变频器,PLC,电控器件。主要应用场合:高层建筑,居民小

爆破片爆破压力与温度的关系(2023年全国注册安全工程师《专业实务化工安全》考点总结三)

...控制和联锁系统;(3)紧急冷却系统;(4)搅拌的稳定控制系统;(5)氢气紧急切断系