該發(fā)酵罐控制系統(tǒng)主要通過控制熱和生化參數(shù)來達(dá)到控制整個發(fā)酵罐的工藝參數(shù)的目的。發(fā)酵罐市場控制系統(tǒng)已大致經(jīng)歷了設(shè)備控制，設(shè)備+ PLC控制（初始邏輯控制），PLC控制和DCS（分布式）控制組件的開發(fā)過程。整個發(fā)酵罐的過程控制可分為模擬控制，開關(guān)控制和各種參數(shù)的相關(guān)控制。發(fā)酵罐的控制參數(shù)可分為溫度，壓力，流速，攪拌速度，液位，pH值，DO值（溶解氧），排氣中的O2和排氣中的CO2、菌絲體密度和CIP電導(dǎo)率。

發(fā)酵罐市場從碳鋼生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼生產(chǎn)。但是，大多數(shù)一次性發(fā)酵罐使用磁力攪拌，而某些零件則使用一次性設(shè)備。通風(fēng)管從頂部橫向移動，一次性袋固定在容器中。除了中間和外側(cè)，其他控制組件的格式與以前相同。除了從下面的計(jì)算機(jī)收集和顯示所有數(shù)據(jù)之外，

發(fā)酵控制的DCS系統(tǒng)還可以修改和控制參數(shù)對象。早期的發(fā)酵罐控制系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)收集器單獨(dú)收集模擬信號，在模塊中將其從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后通過計(jì)算機(jī)的232接口與主機(jī)進(jìn)行通信。后來的發(fā)酵罐控制系統(tǒng)使用PLC與主機(jī)進(jìn)行通信，某些控制器也使用SCADA系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)監(jiān)視和控制現(xiàn)場的操作設(shè)備，以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，設(shè)備控制，測量，參數(shù)調(diào)整和實(shí)現(xiàn)。各種信號警報和其他功能。此外，PLC和通用監(jiān)控軟件MCGS組態(tài)軟件被應(yīng)用于發(fā)酵生物反應(yīng)器控制系統(tǒng)。這使您可以實(shí)時監(jiān)視場景的環(huán)境參數(shù)和每個運(yùn)行組件的控制狀態(tài)，從而滿足不同的過程要求并顯著改善系統(tǒng)?？煽啃院挽`活性。

發(fā)酵罐過程參數(shù)控制點(diǎn)

罐溫度控制

1、參數(shù)影響罐溫度是發(fā)酵過程中酶促反應(yīng)的速率以及與細(xì)菌生長和抗生素相關(guān)的培養(yǎng)液中的氧氣影響合成的溶解度與溶解氧密切相關(guān)。

a、儲罐溫度控制儲罐溫度控制主要包括加熱和冷卻控制。其中，加熱能力是通過該過程計(jì)算的，冷卻能力是指加熱或滅菌后的指定冷卻時間所需的冷卻能力。儲罐溫度控制器由加熱器和冷卻水電磁閥組成，當(dāng)發(fā)酵罐中的溫度降至某個設(shè)定值（或更高）以下時，加熱器（或冷卻水電磁閥）會自動打開，控制發(fā)酵罐溫度的目的。

通過在指定的冷卻時間內(nèi)計(jì)算出所需的冷卻量來獲得冷卻能力，并且通過在指定的加熱時間內(nèi)計(jì)算出所需的熱量來獲得加熱能力。焓值和熱交換率的計(jì)算給出了熱交換面積，即發(fā)酵罐夾套或盤管的面積。通過計(jì)算管道的長度，介質(zhì)壓力和壓降，可以確定熱交換管的直徑，然后確定控制閥的直徑?？刂崎y的直徑是培養(yǎng)溫度受控變化的關(guān)鍵參數(shù)。在將培養(yǎng)溫度的控制變動量作為參數(shù)計(jì)算時，通?？梢詫㈤_度60％至80％設(shè)置為穩(wěn)定值，如果需要考慮滅菌溫度的上升時間，則降低該值。培養(yǎng)溫度控制中的波動量增加。

對于帶有熱套和冷套的溫度控制系統(tǒng)，給定上述過程參數(shù)的計(jì)算值，參數(shù)控制相對準(zhǔn)確，可以通過飛行曲線計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)方法獲得過程參數(shù)。我會?？紤]培養(yǎng)和滅菌的水箱溫度控制采用PID自動控制，培養(yǎng)溫度的波動控制范圍為±0.1°C。其中，微分運(yùn)行可以提高動態(tài)響應(yīng)速度，積分運(yùn)行可以有效消除靜誤差，使環(huán)境溫度不影響罐體的溫度控制。當(dāng)然，換熱套的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能薄，以減少由于溫度延遲而引起的變化。

b、發(fā)酵設(shè)備必須根據(jù)滅菌控制過程和GMP要求進(jìn)行清潔，消毒或滅菌。發(fā)酵罐中常用的滅菌方法是濕熱滅菌。為了控制滅菌溫度，在先進(jìn)的發(fā)酵罐管道中通常使用疏水閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的疏水閥，但是滅菌系統(tǒng)，蒸汽管道和閥門直徑設(shè)計(jì)有特殊要求。在設(shè)計(jì)滅菌程序時，蒸煮和排干時間間隔必須匹配。打開排水隔膜閥時，罐體內(nèi)的壓力變化很小，冷凝水得以有效排出，在此過程中不會出現(xiàn)冷點(diǎn)。在滅菌溫度控制中，考慮到加熱曲線的溫度波動周期，并且為了滿足濕熱滅菌的F0值要求，將其設(shè)置為達(dá)到設(shè)定溫度1分鐘，然后正式計(jì)時。

a、壓力控制

a1、參數(shù)功能在發(fā)酵罐中保持正壓不僅可以防止罐壓力為零時污染細(xì)菌，還可以防止培養(yǎng)液中的氧氣含量。它可以增加溶解度，并且有利于細(xì)菌的生長和合成。

a2、壓力控制在發(fā)酵過程中，發(fā)酵罐主體和管道需要特定的壓力控制。在發(fā)酵期間，罐中的壓力可以保持恒定。但是，在滅菌和冷卻過程中，需要一定量的空氣來保持壓力，因?yàn)檫@樣可以避免從環(huán)境中吸入臟空氣而產(chǎn)生負(fù)壓，這會導(dǎo)致水箱收縮。其中，冷卻過程中壓力的影響是不受控制的參數(shù)，此時的壓力由進(jìn)氣門控制。

b、氣流，攪拌速度控制

b1參數(shù)功能氣流功能：空氣是有氧細(xì)菌的重要氧氣來源。攪拌速度的影響：增加攪拌速度可以增加氧氣的溶解速度。

b2控制氣流和攪拌速度在發(fā)酵過程中，發(fā)酵罐中的壓力通?？梢员３趾愣?，其中有兩個因素限制了溶解氧的濃度：氣流和攪拌速度。

b3 DO值校準(zhǔn)發(fā)酵液的DO值校準(zhǔn)非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懳⑸锏拿富钚?，代謝途徑和產(chǎn)品產(chǎn)量。在滅菌和加熱過程中，當(dāng)溫度達(dá)到120°C時，DO電極零點(diǎn)校準(zhǔn)值就是溶解氧校準(zhǔn)零點(diǎn)值。通過使用初始發(fā)酵溫度中的溶解氧作為溶解氧，通過校準(zhǔn)攪拌速度，空氣流速和罐壓力來執(zhí)行DO電極99.99％滿刻度校準(zhǔn)。

c、pH控制

c1參數(shù)影響發(fā)酵液的pH值全面反映了發(fā)酵過程中各種生化反應(yīng)的酸度和堿度。

c2控制pH值有兩種類型的pH值補(bǔ)充形式：添加流量和滴注。除計(jì)量系統(tǒng)外，這些控制系統(tǒng)對儲罐之間的壓力差（包括由于液位引起的壓力變化）高度敏感。計(jì)量系統(tǒng)還對液位變化敏感，因此取決于儲罐尺寸和直徑與高度之比。綜合使用注意事項(xiàng)。當(dāng)前，pH控制器由酸蠕動泵和堿蠕動泵組成。如果pH值高于設(shè)定值，系統(tǒng)將自動啟動酸蠕動泵，并以與設(shè)定值成比例的時間比例向發(fā)酵罐提供酸性溶液；如果pH值低于設(shè)定值，則為堿性蠕動泵調(diào)整將開始。

d、其他參數(shù)排氣O2和排氣CO2是確定微生物恢復(fù)和呼氣狀態(tài)的指標(biāo)，通常根據(jù)氧氣供應(yīng)條件（如攪拌速率）進(jìn)行控制。電導(dǎo)率是控制CIP清潔溶液濃度的指標(biāo)，并且是清潔后殘留的NaOH指標(biāo)。兩者都有延遲判斷，以確保所有回路濃度z終都能達(dá)到其清潔效果。