发酵罐市场的发展过程参数控制点

该发酵罐控制系统主要通过控制热和生化参数来达到控制整个发酵罐的工艺参数的目的。发酵罐市场控制系统已大致经历了设备控制，设备+ PLC控制（初始逻辑控制），PLC控制和DCS（分布式）控制组件的开发过程。整个发酵罐的过程控制可分为模拟控制，开关控制和各种参数的相关控制。发酵罐的控制参数可分为温度，压力，流速，搅拌速度，液位，pH值，DO值（溶解氧），排气中的O2和排气中的CO2、菌丝体密度和CIP电导率。

发酵罐市场从碳钢生产转变为不锈钢生产。但是，大多数一次性发酵罐使用磁力搅拌，而某些零件则使用一次性设备。通风管从顶部横向移动，一次性袋固定在容器中。除了中间和外侧，其他控制组件的格式与以前相同。除了从下面的计算机收集和显示所有数据之外，

发酵控制的DCS系统还可以修改和控制参数对象。早期的发酵罐控制系统使用数据收集器单独收集模拟信号，在模块中将其从模拟转换为数字，然后通过计算机的232接口与主机进行通信。后来的发酵罐控制系统使用PLC与主机进行通信，某些控制器也使用SCADA系统。 SCADA系统监视和控制现场的操作设备，以进行数据采集，设备控制，测量，参数调整和实现。各种信号警报和其他功能。此外，PLC和通用监控软件MCGS组态软件被应用于发酵生物反应器控制系统。这使您可以实时监视场景的环境参数和每个运行组件的控制状态，从而满足不同的过程要求并显着改善系统。可靠性和灵活性。

发酵罐过程参数控制点

罐温度控制

1、参数影响罐温度是发酵过程中酶促反应的速率以及与细菌生长和抗生素相关的培养液中的氧气影响合成的溶解度与溶解氧密切相关。

a、储罐温度控制储罐温度控制主要包括加热和冷却控制。其中，加热能力是通过该过程计算的，冷却能力是指加热或灭菌后的指定冷却时间所需的冷却能力。储罐温度控制器由加热器和冷却水电磁阀组成，当发酵罐中的温度降至某个设定值（或更高）以下时，加热器（或冷却水电磁阀）会自动打开，控制发酵罐温度的目的。

通过在指定的冷却时间内计算出所需的冷却量来获得冷却能力，并且通过在指定的加热时间内计算出所需的热量来获得加热能力。焓值和热交换率的计算给出了热交换面积，即发酵罐夹套或盘管的面积。通过计算管道的长度，介质压力和压降，可以确定热交换管的直径，然后确定控制阀的直径。控制阀的直径是培养温度受控变化的关键参数。在将培养温度的控制变动量作为参数计算时，通常可以将开度60％至80％设置为稳定值，如果需要考虑灭菌温度的上升时间，则降低该值。培养温度控制中的波动量增加。

对于带有热套和冷套的温度控制系统，给定上述过程参数的计算值，参数控制相对准确，可以通过飞行曲线计算或经验方法获得过程参数。我会。考虑培养和灭菌的水箱温度控制采用PID自动控制，培养温度的波动控制范围为±0.1°C。其中，微分运行可以提高动态响应速度，积分运行可以有效消除静误差，使环境温度不影响罐体的温度控制。当然，换热套的设计应尽可能薄，以减少由于温度延迟而引起的变化。

b、发酵设备必须根据灭菌控制过程和GMP要求进行清洁，消毒或灭菌。发酵罐中常用的灭菌方法是湿热灭菌。为了控制灭菌温度，在先进的发酵罐管道中通常使用疏水阀代替传统的疏水阀，但是灭菌系统，蒸汽管道和阀门直径设计有特殊要求。在设计灭菌程序时，蒸煮和排干时间间隔必须匹配。打开排水隔膜阀时，罐体内的压力变化很小，冷凝水得以有效排出，在此过程中不会出现冷点。在灭菌温度控制中，考虑到加热曲线的温度波动周期，并且为了满足湿热灭菌的F0值要求，将其设置为达到设定温度1分钟，然后正式计时。

a、压力控制

a1、参数功能在发酵罐中保持正压不仅可以防止罐压力为零时污染细菌，还可以防止培养液中的氧气含量。它可以增加溶解度，并且有利于细菌的生长和合成。

a2、压力控制在发酵过程中，发酵罐主体和管道需要特定的压力控制。在发酵期间，罐中的压力可以保持恒定。但是，在灭菌和冷却过程中，需要一定量的空气来保持压力，因为这样可以避免从环境中吸入脏空气而产生负压，这会导致水箱收缩。其中，冷却过程中压力的影响是不受控制的参数，此时的压力由进气门控制。

b、气流，搅拌速度控制

b1参数功能气流功能：空气是有氧细菌的重要氧气来源。搅拌速度的影响：增加搅拌速度可以增加氧气的溶解速度。

b2控制气流和搅拌速度在发酵过程中，发酵罐中的压力通常可以保持恒定，其中有两个因素限制了溶解氧的浓度：气流和搅拌速度。

b3 DO值校准发酵液的DO值校准非常重要，因为它直接影响微生物的酶活性，代谢途径和产品产量。在灭菌和加热过程中，当温度达到120°C时，DO电极零点校准值就是溶解氧校准零点值。通过使用初始发酵温度中的溶解氧作为溶解氧，通过校准搅拌速度，空气流速和罐压力来执行DO电极99.99％满刻度校准。

c、pH控制

c1参数影响发酵液的pH值全面反映了发酵过程中各种生化反应的酸度和碱度。

c2控制pH值有两种类型的pH值补充形式：添加流量和滴注。除计量系统外，这些控制系统对储罐之间的压力差（包括由于液位引起的压力变化）高度敏感。计量系统还对液位变化敏感，因此取决于储罐尺寸和直径与高度之比。综合使用注意事项。当前，pH控制器由酸蠕动泵和碱蠕动泵组成。如果pH值高于设定值，系统将自动启动酸蠕动泵，并以与设定值成比例的时间比例向发酵罐提供酸性溶液；如果pH值低于设定值，则为碱性蠕动泵调整将开始。

d、其他参数排气O2和排气CO2是确定微生物恢复和呼气状态的指标，通常根据氧气供应条件（如搅拌速率）进行控制。电导率是控制CIP清洁溶液浓度的指标，并且是清洁后残留的NaOH指标。两者都有延迟判断，以确保所有回路浓度z终都能达到其清洁效果。