L’affidabilità come parametro fondamentale nella regolazione di portata nei bioreattori

Nei bioreattori si svolgono processi delicati per moltiplicare i materiali biologici. Questi processi contengono sostanze preziose, a volte anche di inestimabile valore, in quanto possono essere un passaggio importante nello sviluppo di un nuovo vaccino o un nuovo trattamento.

Il nostro impegno verso i nostri clienti dell’industria biotecnologica è quello di far funzionare i bioreattori con regolatori di portata massici affidabili e riproducibili.

Per questo articolo abbiamo intervistato Dion Oudejans e Vincent Hengeveld, Product Manager di Bronkhorst, in merito ai regolatori di portata affidabili.

L’affidabilità si riferisce alla qualità di poter essere sicuri di fare ciò che qualcuno vuole o ha bisogno (definizione del dizionario Oxford). Vincent e Dion spiegano che il nostro impegno per l’affidabilità è costruito su vari pilastri.

Fornendo gli strumenti di portata massici più affidabili – utilizzando sensori e valvole robusti con elettronica e firmware stabili¸ documentati nei certificati dei materiali, un’elevata precisione documentata nei certificati di taratura e i migliori dati MTBF (tempo medio fra i guasti) della categoria basati sullo standard IEC 61508 – la qualità può essere garantita.

Potresti spiegare cosa significa la dichiarazione di alta precisione e perché questo è un importante criterio di selezione per i nostri clienti nel settore delle biotecnologie?

Perché è necessario un controllo accurato della portata di gas?

La precisione e i rapporti ottimali sono necessari per permettere alla sostanza biologica di crescere nelle giuste condizioni ambientali. Durante una campagna del bioreattore, la sostanza biologica cresce nel tempo e richiede una quantità di portata crescente durante il processo di crescita. Sono perciò necessarie portate di gas sia basse che alte.

Come viene controllata la portata di gas?

Per queste applicazioni Bronkhorst offre regolatori di portata massici basati su una tecnologia di bypass capillare affidabile e accurata e sulla tecnologia delle valvole, che può ottenere un intervallo dinamico di portata fino a 1 : 200, fornendo le portate basse e alte richieste per il processo di crescita.

I regolatori di portata massici che sono costruiti con una tecnologia di bypass capillare hanno al loro interno un sensore di portata a forma di tubo, posizionato parallelamente – in bypass – al percorso del flusso principale. C’è una divisione accurata della portata di gas tra il sensore di portata e il percorso del flusso principale, vedi immagine [sensore di portata utilizzato nella tecnologia di bypass capillare]. Questa particolare tecnologia permette una misurazione e un controllo della portata affidabili e accurati per tutti i diversi gas coinvolti.

Solo una parte del flusso di gas passa attraverso il sensore e viene scaldata da due elementi riscaldanti (RHT1 e RHT2). La portata di gas che attraversa il sensore di portata è proporzionale alla portata totale attraverso lo strumento. A causa della natura omogenea della distribuzione della temperatura all’interno del sensore, solo la portata, la densità e la capacità termica del gas determinano il segnale di uscita del flusso (Q, ρ, Cp).

I fattori di conversione (ρ۰Cp) possono essere applicati per calcolare la portata di gas diversi dal gas di calibrazione.

Affidabilità nel tempo – valutazione MTBF

Il “tempo medio fra i guasti” (MTBF) è usato come misura per la disponibilità e l’affidabilità dei prodotti. L’MTBF predice il tempo di funzionamento delle apparecchiature tra guasti o arresti. Ci sono diversi metodi per calcolare il valore MTBF, con l’IEC 61508 basato sul database dei componenti Exida, che costituisce lo standard industriale. Con un valore MTBF di oltre 130 anni per le principali linee di prodotti dell’industria biotecnologica, siamo i migliori della categoria.

Facile calibrazione sul campo

La facile calibrazione sul campo con Air/N2, grazie all’accurato metodo di conversione e agli strumenti software gratuiti, aiuta la nostra clientela a mantenere l’elevata precisione documentata nel certificato di calibrazione fornito all’arrivo del regolatore di portata massico.

Regolatori di portata intelligenti per i processi dei bioreattori

Soprattutto per processi di valore come questi, è molto utile la possibilità di poter monitorare la ‘salute’ dei vostri strumenti, per garantire la continuità del processo. A tal fine sono interessanti diversi parametri e diagnosi:

Misuratore di portata del gas in bypass

  • Misurazione della temperatura interna del dispositivo e rilevamento delle variazioni di temperatura per migliorare la qualità del prodotto
  • Allarme di risposta per monitorare se il regolatore di portata raggiunge e mantiene il suo valore di riferimento entro i limiti specificati. È utile per indicare se la pressione di ingresso è troppo bassa, se una bombola di gas è quasi esaurita, o per rilevare ostruzioni nel sistema.
  • Messaggio di allarme all’accensione e funzione di ritorno; dopo un’interruzione di corrente il processo può continuare ritornando direttamente all’ultimo valore di riferimento.
  • “Measure & valve out”; confrontando i valori di questi parametri nel tempo, è possibile rilevare se qualcosa è cambiato nel valore di riferimento. Ad esempio, una variazione della pressione di ingresso o se c’è qualche intasamento o usura dei componenti nella configurazione. In questo caso si consiglia la manutenzione.

Regolatori di portata massici per la biotecnologia

Il controllo affidabile della portata di gas nei processi dei bioreattori è fondamentale per permettere alla sostanza biologica di crescere nelle condizioni ambientali perfette. L’utilizzo di strumenti automatizzati, come i regolatori di portata, con parametri intelligenti può aiutare a garantire la continuità del processo.

I regolatori di portata massici digitali Bronkhorst offrono un’ampia gamma di parametri per la misurazione estesa, il controllo e la funzionalità diagnostica, come:

  • misurazione della temperatura
  • allarme di risposta
  • allarme all’accensione
  • valvola di uscita “valve out”
  • e altro ancora

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