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Alimentação contínua e exatamente regulada de nutrientes em um biorretor
Um biorreator deve entregar um rendimento de produto extremamente elevado. Além disso, ele requer uma regulação exata de todos os parâmetros importantes como a concentração de nutrientes, temperatura, teor de oxigênio para auxiliar a fermentação da melhor forma. Saiba como você pode assegurar processos seguros e reproduzíveis nos seus fermentadores com as soluções sob medida de válvula e sensor.
Os desafios do processo de fermentação
O biorreator recebe constantemente substratos no processo de fermentação em andamento, o produto final é retirado continuamente. Um circuito fechado de controle assegura que os parâmetros a ser regulados correspondam sempre aos valores nominais especificados. Isso significa que diversos desafios precisam ser vencidos:
Coleta de amostra
Exaustão do gás
Alimentação de nutriente
Coleta de células
CLP
Material biológico
35 °C-37 °C (temperatura ideal de crescimento)
Biocatalisadores (células ou enzimas)
Produtos
Solução de nutriente
Controle de vazão
Entrada do gás: No processo de fermentação são usados quatro gases: Oxigênio O₂, Nitrogênio N₂, dióxido de carbono CO₂ e ar. O crescimento ideal do produto demanda uma regulagem bem ajustada.
Desafios e problemas em soluções convencionais
O sistema de cultura no fermentador está sujeito a uma alimentação contínua de células. O processo bioquímico é muito sensível a mudanças nos parâmetros. Por isso, a quantidade do nutriente não pode nem ser excessiva nem deficitária. Se o processo sofre interferências, todas as substâncias adicionadas ficam inutilizáveis e o resultado são custos desnecessários e atrasos. O controle da alimentação contínua muitas vezes emprega as válvulas diafragma, que, no entanto, não apresentam a melhor característica de controle.
A: Alimentação muito baixa de nutrientes; B: Alimentação correta de nutrientes; C: Alimentação excessiva de nutrientes
Uma fermentação confiável e funcional precisa que os ciclos de limpeza e produção sejam claramente separados um do outro. Contaminações com bactérias estranhas ou fluidos de CIP tornariam todo o lote do produto fermentado imprestável. Para evitar custos elevados, as plantas comuns muitas vezes empregam os medidores Coriolis para o controle da vazão; eles são geralmente pesados e difíceis de manusear e ainda elevam os custos de bombeamento.
O medidor de vazão, os sensores de temperatura, as válvulas de regulação e outros componentes muitas vezes estão instalados em pontos de difícil acesso da planta. Além disso, os dispositivos são geralmente grandes e pesados. Um medidor de vazão convencional e uma válvula podem agregar um peso de 18 a 20 quilos. Esses fatores dificultam tanto a montagem quanto a posterior manutenção no cotidiano da produção.
O monitoramento consistente da alimentação correta de glicose serve para proteger os processos de produção e a disponibilidade da planta com o mínimo de trabalho para o pessoal. Ao mesmo tempo, ele serve para cumprir os diversos regulamentos e normas da indústria farmacêutica, que demandam uma documentação integral dos parâmetros de medição para a rastreabilidade inequívoca. Nem todos os controles de processo cumprem essa variedade de exigências.
Regular biorreatores com segurança, rapidez e de forma automatizada com sistemas sob medida
Apenas quando todos os circuito de controle funcionam sem problemas é que suas máquinas podem assegurar processos de produção eficientes e produtos finais de alta qualidade. O dimensionamento da válvula e do circuito de regulação muitas vezes são complexos e demorados. O primeiro passo é usar a nossa ferramenta de dimensionamento de válvulas para saber qual solução é a ideal para o seu processo de fermentação. No segundo passo, nós apresentamos pessoalmente os produtos selecionados e dimensionados.
Outra opção é oferecer a você soluções completas de sistema que reduzem o seu trabalho engenharia e fabricação. Claro que automatizados. Fale diretamente com nossos especialistas!
Entrada do gás
Controle de vazão
Coleta de amostra
Exaustão do gás
CLP
Válvula de fole inclusive posicionador ELEMENT
FLOWave tipo 8098
Solução de nutriente
As vantagens da soluções de sistema Bürkert:
Ao contrário das soluções comuns, a solução da Bürkert prevê um circuito de controle local que assegura um intercâmbio imediato entre o medidor de vazão e a válvula de fole. A válvula regula as quantidades da solução nutritiva alimentada com base nas informações do FLOWave. O CLP conectado monitora não só o processo, mas também calibra as quantidades alimentadas com a necessidade real do fermentador, calculada a partir de diversos valores de medição. Solução convencional: Solução Bürkert:
Os componentes compactos da Bürkert podem ser fabricados em estruturas compactas e conceitos flexíveis de máquina. Para estar pronto para os desafios do presente e do futuro, a Bürkert integra a moderna conectividade digital como os barramentos de campo de alto nível ou IO-Link em todos os seus controladores de posição. Isso permite integrar os componentes de forma suave em seus sistemas de controle, o que minimiza a complexidade das plantas em vários aspectos.
Solução convencional: Solução Bürkert:
Solução convencional: DN1/2”: 460 x 177 x 75 mm; válvula DN 1/2”: 242 x 327 x 147 mm Solução Bürkert: FLOWave (largura nominal DN 1/2”): (50+92) x 250 x 158 mm; válvula Bürkert (largura nominal DN 1/2”): 65 x (157+38) x 110 mm
As soluções de controle para processos fluídicos da Bürkert são sempre sobre medida para os requisitos específicos, por exemplo, no processo de fermentação. Seja como produtos individuais perfeitamente selecionados e dimensionados ou como circuito de controle completo que reduz o seu trabalho nos processos de engenharia e fabricação. Soluções de sistema desse tipo geralmente podem reduzir os custos globais ao contrário da compra de componentes individuais.
O comissionamento dos circuito de controle muitas vezes é uma tarefa que demanda tempo. Mas existem opções para acelerar o processo: A funcionalidade autotune, que está montada como padrão na maioria dos controladores de posição da Bürkert, assegura que os reguladores se ajustem automaticamente às condições da planta mediante um aperto do botão. O baixo peso e a estrutura compacta dos componentes da Bürkert contribuem para a montagem rápida mesmo em pontos de difícil acesso.
Solução convencional: Solução Bürkert:
Economia de espaço e peso
Nas soluções comuns, o peso total dos dois componentes que asseguram uma alimentação controlada da solução de nutrientes no biorreator é de aproximadamente 18,5 kg, quando se parte de uma largura nominal respectiva de DN ½”. Ao contrário disso, o peso total das soluções Bürkert com a mesma largura nominal é de apenas 4,4 kg. Assim, o circuito de controle local da Bürkert permite economizar aproximadamente 14 kg. A solução toma, além disso, pouco espaço; isso resulta em conceitos mais flexíveis de planta, tempos de montagem mais curtos e baixos custos de máquinas.
Bürkert resistApp auxilia na procura por materiais compatíveis e fornece informações sobre a resistência química dos elastômeros, plásticos e metais para uma variedade de fluidos gasosos e fluídicos.
