عملکرد ترمز فرآیندهای زیستی: عوامل کلیدی که بازده، کیفیت و زمان به روز را تعیین می‌کنند

لغزش های فرآیند زیستی می توانند بی سر و صدا شکست بخورند. یک واحد تست پذیرش کارخانه را با پروفیل های دمای پایدار، خوانش فشار تمیز و بدون نشتی قابل مشاهده انجام می دهد. شش هفته پس از نصب، تیتر برداشت دسته به دسته تغییر می‌کند، افت فشار در مبدل حرارتی پس از هر بار اجرا بالا می‌رود و اعتبار تمیز کردن، نتایج آبکشی مرزی را برمی‌گرداند. آلارم ها هرگز روشن نمی شوند. مشکلات تنها زمانی ظاهر می شوند که مهندسان فرآیند روندها را با تاریخچه دسته ای مقایسه کنند.

عملکرد لغزش فرآیند زیستی واقعاً به معنای سه چیز است: نگهداری پارامترهای فرآیند حیاتی در محدوده‌های تعریف‌شده در رکورد دسته‌ای، بازتولید آن محدوده‌ها از دسته‌ای به دسته دیگر، و زنده ماندن از سیکل‌های تمیز کردن و استریل‌سازی مکرر بدون تخریب. هر یک از اینها به متغیرهای فرآیند، طراحی حرارتی و هیدرولیک، معماری کنترل و عملکرد عملیاتی بستگی دارد. این مقاله عواملی که بیشترین اهمیت را دارند و جایی که در تولید قابل مشاهده هستند را توضیح می دهد.

پارامترهای فرآیندی که فشار را تست می کنند

دما اولین چیزی است که هر کسی چک می کند و دلیل خوبی هم دارد. سلول ها هم به قدر مطلق و هم به سرعت تغییر پاسخ می دهند. اگر یک واحد حرارتی 2 تا 3 درجه سانتیگراد در نقطه تنظیم 37 درجه سانتیگراد بیش از حد شود، انحراف ممکن است زنگ خطر را ایجاد نکند، اما می تواند متابولیسم را تغییر دهد، گلیکوزیلاسیون پروتئین را تغییر دهد، یا پروتئولیز را تسریع کند. زمانی که محصول خارج از باند قابل قبول سپری می کند بیشتر از مقدار اوج آن اهمیت دارد. لغزنده‌هایی که دما را به شدت کنترل می‌کنند، از جرم حرارتی کم در حلقه ابزار، دریچه‌های سریع و سنسورهایی که نزدیک به فرآیند نصب شده‌اند، استفاده می‌کنند. به همین دلیل، الف واحد کنترل دما دقیق برای کاربردهای بیوفارما باید همراه با کشتی، همزن، و خطوط انتقال مشخص شود، نه به عنوان یک جعبه جدا شده.

واحد کنترل دقیق دمای سفارشی (TCU) برای تولیدکنندگان بیوفارما، Fac Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. آیا واحد کنترل دمای سفارشی سفارشی (TCU) چین برای تولیدکنندگان Biopharma، واقعیت... مشاهده محصول →

pH، اکسیژن محلول و فشار برگشتی کمتر آشکار هستند اما به همان اندازه تعیین کننده هستند. کنترل pH به دقت دوز، کیفیت اختلاط و قابلیت اطمینان سنسور بستگی دارد. افزودن اسید یا باز از طریق پمپ پریستالتیک یک پاسخ غیر خطی ایجاد می کند که در صورت عدم تطابق منحنی کنترل باعث نوسان می شود. با بالا رفتن تراکم سلولی، اکسیژن محلول تغییر می کند، بنابراین حلقه های اسپارج و هم زدن باید بدون هوادهی بیش از حد یا ایجاد آسیب برشی واکنش نشان دهند. در مراحل پرفیوژن و فیلتراسیون، فشار برگشتی نوسان می‌تواند به غشاهای حفظ سلولی یا فیلترهای کور آسیب برساند. جدول زیر پارامترهایی را فهرست می کند که اغلب نقاط ضعف لغزش را نشان می دهند.

غلظت سوبسترا و مواد مغذی مجموعه کلاسیک را کامل می کند. هنگامی که لغزش پمپ های تغذیه و سلول های توزین را یکپارچه می کند، دقت تغذیه دقیقاً مانند دوز اسید یا باز به یک عامل عملکرد تبدیل می شود. این متغیرها مستقل نیستند. تغییر در جریان زمان اقامت و افت فشار را تغییر می دهد. تغییر دما باعث تغییر ویسکوزیته می شود که اختلاط و انتقال جرم را تغییر می دهد. مشکلات عملکرد لغزش معمولاً تعامل بین متغیرها هستند، نه خرابی های تک جزیی ، به همین دلیل است که طراحی باید به عنوان یک سیستم بررسی شود.

طراحی حرارتی و هیدرولیک: چه نرم افزاری نمی تواند آن را برطرف کند

سیستم کنترل فقط به خوبی سخت افزاری است که فعال می کند. یک لغزنده با مبدل حرارتی کم اندازه باید از اختلاف دمای بیشتری برای انتقال گرمای مورد نیاز استفاده کند و حلقه ابزار را به سمت حد دمای پایین خود سوق دهد. هنگامی که بار حرارتی به طور غیرمنتظره ای افزایش می یابد، مانند زمانی که تراکم سلول در اواخر اجرا بالا می رود، حاشیه باقی مانده از بین می رود و مشخصات دما به سمت بالا حرکت می کند.

عقب نشینی به همان اندازه حیاتی است. یک پمپ با اندازه جریان اسمی ممکن است در بار 100 درصد به خوبی کار کند اما نمی تواند جریان پایدار را در 20 درصد نگه دارد. یک شیر کنترل بزرگ برای خط بیشتر عمر خود را تقریباً بسته می گذراند، جایی که یک حرکت کوچک ساقه باعث تغییر جریان بزرگ می شود. هر جزء، از منحنی پمپ گرفته تا مشخصه شیر تا ناحیه انتقال حرارت، پنجره عملیاتی را مشخص می کند که الگوریتم کنترل واقعاً می تواند به آن برسد. ماژول های یکپارچه مانند واحدهای اسکید انتقال حرارت با فرآیند زیستی هوشمند این تطابق را به عنوان یک نیاز طراحی تلقی کنید، به همین دلیل است که آنها در محدوده عملیاتی گسترده‌تری نسبت به مجموعه‌های قطعات انتخاب‌شده جداگانه، رفتار قابل پیش‌بینی دارند.

تولیدکنندگان اسکید/واحدهای انتقال حرارت سفارشی هوشمند Bioprocess، کارخانه Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. Is China Smart Intelligent Bioprocess Heat Transfer Skid/Units Manufacturers, Factory, Th... مشاهده محصول →

چیدمان هیدرولیک حتی زمانی که قطعات به درستی اندازه گیری شده باشند اهمیت دارد. پاهای مرده محصول و محلول تمیز کننده را نگه می دارند و مخازنی برای رشد میکروبی و باقیمانده هایی ایجاد می کنند که در چرخه CIP زنده می مانند. لوله‌هایی که نمی‌توانند به طور کامل تخلیه شوند، اپراتورها را مجبور می‌کند به دمیدن هوا تکیه کنند. کیفیت جوش، پرداخت سطح، شیب و آرایش سوپاپ تعیین می کند که آیا لغزش را می توان با سرعت هایی که طراحی CIP فرض می کند تمیز کرد. مواد یک لایه دیگر اضافه می کنند: واشرها، دیافراگم ها و مهر و موم ها باید در محیط کشت، مواد شیمیایی تمیزکننده و قرار گرفتن در معرض بخار مکرر زنده بمانند. اینها تصمیماتی هستند که هیچ استراتژی کنترلی نمی تواند تصحیح کند.

کنترل دینامیک تعیین می کند که دسته در واقع چه می بیند

تفاوت بین یک لغزش قابل قبول و یک لغزش حاشیه ای اغلب در معماری کنترل وجود دارد. یک حلقه PID واحد روی دمای ظرف، خطاها را فقط پس از ظاهر شدن تصحیح می کند. کنترل آبشاری یک حلقه داخلی بر روی دمای سیال آبشار اضافه می کند، بنابراین اختلال در منبع آب قبل از رسیدن به ظرف رد می شود. مزیت اندازه‌گیری شده، مشخصات دمایی سفت‌تر با بیش از حد کمتر است.

پاسخ سنسور محدود کننده پنهان است. یک سنسور دما در یک ترموول عمیق با شکاف هوا زمان مرده را اضافه می کند، بنابراین حلقه تغییر را دیر می بیند و بیش از حد واکنش نشان می دهد. در سیستم‌های فرآیند زیستی، که در آن زمان‌های حرکت شیر، زمان‌های اختلاط و تأخیرهای انتقال حرارت با دینامیک فرآیند قابل مقایسه هستند، کنترل آبشاری، پیش‌خور یا کنترل مبتنی بر مدل تفاوت قابل‌اندازه‌گیری ایجاد می‌کند. این مبادلات در مقاله ما در مورد بررسی شده است اسکیدهای یکپارچه فرآیندهای زیستی برای تولید فرآیندهای زیستی مدرن .

خطرات عملکرد مرتبط با کنترل که اغلب در سایت مشاهده می کنیم عبارتند از:

• سنسورها خیلی دور از نقطه کنترل نصب شده‌اند، بنابراین مقادیر اندازه‌گیری شده با واقعیت فاصله دارند.
• دریچه‌های کنترل برای چرخش مورد نیاز بزرگ شده‌اند، که باعث نوسان چرخه محدود در نقاط تنظیم پایین می‌شود.
• تنظیم کنترلر بر اساس یک شرایط حالت پایدار به جای محدوده عملیاتی کامل.
• عدم جبران گرمای واکنش یا گرمای اختلاط در تراکم سلولی بالا.
• اختلاط ناکافی در ظرف، بنابراین حسگر مقدار محلی را می خواند که نماینده حجم نیست.

حتی یک کنترل کننده به خوبی تنظیم شده نمی تواند طراحی را بدون ظرفیت حرارتی کافی، حاشیه پمپاژ یا شدت اختلاط جبران کند. سیستم کنترل وضعیت فرآیند را تفسیر می کند. سخت افزار skid تعیین می کند که آیا فرآیند می تواند به موقع به حالت مورد نظر منتقل شود یا خیر.

تمیز کردن و استریل کردن بخشی از عملکرد است

لغزشی که به مدت دو هفته دسته‌های عالی تولید می‌کند و سپس برای عبور از رسانایی به سه مرتبه تمیز کردن نیاز دارد، مهم نیست که عملکرد چه چیزی می‌گوید، عملکرد خوبی ندارد. رسوب پروتئین، چربی و نمک روی سطوح انتقال حرارت به تدریج مقاومت حرارتی و افت فشار را افزایش می دهد. اپراتور می بیند که کنترل دما کند می شود و قدرت پمپ به سمت بالا حرکت می کند، اما علت اصلی در مرحله تمیز کردن است.

اثربخشی CIP به سرعت جریان، دما، غلظت مواد شیمیایی و زمان تماس بستگی دارد. لوله‌کشی ضعیف، مبدل‌های حرارتی با مناطق راکد، و شیرهایی که مایع را به دام می‌اندازند، همگی عملکرد تمیز کردن را کاهش می‌دهند. استریلیزاسیون با بخار چرخه حرارتی را اضافه می کند که واشرها و دیافراگم ها را پیر می کند و هر چرخه کالیبراسیون سنسور را کمی تغییر می دهد. آلودگی متقابل بین سیالات کاربردی و فرآیندی سزاوار توجه ویژه است: یک لوله نشتی در یک مبدل تک لوله ای می تواند اجازه دهد آب گرمایش یا خنک کننده به محصول برسد. الف مبدل حرارتی ورق دو لوله ای DTS بهداشتی یک مانع دوم بین دو مایع اضافه می کند، به همین دلیل است که طراحی ورق دو لوله یک نیاز پایه در بسیاری از مشخصات بیوفارما است.

تولیدکنندگان مبدل حرارتی DTS بهداشتی سفارشی (ورق لوله دوتایی)، کارخانه Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. Is China Custom Sanitary DTS (Double Tube Sheet) Heat Exchanger Manufacturers, Factory, 1.... مشاهده محصول →

قبل از تعیین لغزش چه چیزی را باید بررسی کرد

با پارامترهای فرآیندی که عملکرد قابل قبول را تعریف می‌کنند شروع کنید، سپس به سمت سخت‌افزار کار کنید. هر الزامی را بر حسب محدوده ای که باید نگه دارد بنویسید، نه فقط نقطه تنظیم در شرایط اسمی. نکات زیر نکاتی هستند که یک اسکید را که اجرا می کند از یک اسکید که فقط می دود جدا می کند.

1. نوارهای کنترل قابل قبول در مقیاس تولید را برای دما، pH، اکسیژن محلول و فشار، از جمله فازهای گذرا مانند تلقیح و برداشت تعریف کنید.
2. با آزمایش عملکرد جریان، گرمایش، و سرمایش در حداقل و حداکثر بار، نه تنها در 100 درصد، خاموشی را تأیید کنید.
3. نیاز به شواهد زهکشی و تمیزپذیری، از جمله تجزیه و تحلیل پای مرده و محاسبات سرعت CIP.
4. مشخصات سنسور و سوپاپ، زمان پاسخ، و روش های کالیبراسیون را با در نظر گرفتن تأثیر دسته به دسته تأیید کنید.
5. بسته مستندات را ممیزی کنید: گواهی های مواد، گزارش های جوش، اندازه گیری های پرداخت سطح، و سوابق FAT.

تجربه تامین کننده نیز در عملکرد خود را نشان می دهد. اسکید به ندرت محصول کاتالوگ است. این نتیجه انتخاب های طراحی برای یک فرآیند خاص است. ما سیستم‌های فرآیند سیال یکپارچه را در سراسر برنامه‌های کاربردی بیوفارما و مواد غذایی مهندسی و تحویل داده‌ایم تجربه مهندسی و ساخت به طور مستقیم نحوه اندازه گیری مبدل های حرارتی، انتخاب پمپ ها و سنسورهای موقعیت را شکل می دهد.

الگوی سازگار است: لغزش هایی که عملکرد قابل اعتمادی دارند آنهایی هستند که متغیرهای فرآیند، طراحی حرارتی و هیدرولیکی، معماری کنترل و قابلیت تمیزکاری با هم در نظر گرفته شدند. هیچ مقدار نرم افزار کنترلی انتقال حرارت کم یا لوله کشی که نمی تواند تخلیه شود را جبران نمی کند. اگر بتوانید فرآیند خود را با عبارات بالا توصیف کنید، بیشتر راه را به سمت لغزشی هستید که در تولید شما را شگفت زده نخواهد کرد. برای حرکت از مشخصات به اجرا، داده های فرآیند خود را با تیم مهندسی ما بحث کنید .