Voraussetzung für den optimalen Fermentationsbetrieb ist ein gut funktionierendes Mess-, Steuer und Regelsystem. Schon geringe Sollwertabweichungen einzelner Wachstumsparameter können eine empfindliche Verringerung der Zellteilungsrate und damit des Ertrags bedeuten. Die wichtigsten Steuerungs- und Regelungsgrößen sind Temperatur, Sauerstoffpartialdruck, Redoxpotenzial, Durchmischung, Druck, Schaumregelung und Nährmitteleinspeisung.
Fermenter sind in der Regel geschlossene zylindrische Tanks aus Edelstahl, in denen kontrolliert biochemische Reaktionen mit Mikroorganismen durchgeführt werden. Starterkulturen werden chargenweise im Fermenter vermehrt. Dazu müssen im Bioreaktor die für die Zellen optimalen Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Darüber hinaus sollten Produktionseinrichtungen so ausgelegt sein, dass möglichst viele Produkte mit genau definierten Brutprofilen reproduzierbar und mit gleich hoher Qualität hergestellt werden können.
Leistungsfähige Prozesssteuerung
Für diese Anforderungen ist das Mess-, Steuer- und Regelungssystem Visual Supervisor T800 von Eurotherm ausgelegt. Es ermöglicht eine präzise Regelung mit Programmierung von Sollwertprofilen, verfügt über ein bedienerfreundliches Rezeptmanagement mit einfacher Parametrierung und steuert auch komplexe Abläufe wie die Behältersterilisation sicher. Weitere Merkmale des T800 sind:
- flexible grafische Oberflächen
- universeller Sollwert-Programmgeber
- Batchsteuerung und -report
- Touchscreen-Display in Schutzart IP 65 für den Audittrail ISVGA
- Rezeptur- und Alarmmanagement
- Zugriffskontrolle und elektronische Unterschrift
Der Visual Supervisor ist bereits in zahlreichen Prozessen im Einsatz. Er steuert u. a. Gefriertrockner, Autoklaven, Reaktoren, Fermenter, CIP-Anlagen, Reinstwasseranlagen und Tablettenbeschichtungsmaschinen. Das System verfügt über eine speziell für die Anforderungen der FDA 21 CFR Part 11 entwickelte Auditfunktion. Diese beinhaltet kontrollierten Bedienerzugriff, Datenaufzeichnung im fälschungssicheren Format, Aufzeichnung aller Bedienereingriffe, Prozessänderungen und Alarme und die elektronische Signatur. Mit der Auditor-Funktion konfiguriert man die elektronische Unterschrift sowohl für alle Bedienerzugriffe über das maßgeschneiderte Display, als auch für Standardfunktionen wie Batch oder Rezeptänderungen.
Skalierbare Architektur
Zusammen mit dem Prozess Interface 2500 bildet der Visual Supervisor ein komplettes, skalierbares Prozessautomatisierungssystem. Die Kommunikation zwischen T800 und 2500 erfolgt über Modbus RTU, Profibus DP V1 oder Ethernet. Alle für den Fermentationsprozess benötigten Ein-/Ausgangsmodule sind verfügbar. Vordefinierte Applikationen sind für einzelne Fermenter, Fermentergruppen und größere Fermentationseinheiten mit übergeordnetem Leitrechner erhältlich.
cav 479
Projekt: Adaptive Basisregelungen für Bioreaktoren
Biotechnica, Hannover
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