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东富龙之DCS在发酵控制系统应用的特点与要点

引      言
       发酵行业是现代生物工程重要组成部分,特别是制药(生产原料药)等新型发酵行业,近些年来得到迅速的发展。所以,都离不开发酵罐等核心设备,随着产品产量和新品种的不断增加,对发酵罐的搅拌速度、温度、压力、流量、溶解氧(DO)、酸碱度(pH)要求也要求不一,不同时段需要不同的调整。针对大的负载比较多、耗电比较大、发酵周期比较长的情况下,近几年来东富龙在全国发酵行业做了不少DCS(集散控制)控制系统,即满足了生产工艺要求,又节省了不少资源。
一、DCS在发酵控制系统应用的特点



图1 DCS发酵控制系统流程图



图1为DCS发酵控制系统流程图,图2为发酵罐DCS控制系统画面。DCS在发酵控制系统应用的特点如下:

(1)简易可行,控制思路明晰;

(2)有手动/自动切换,出现应急情况可手动控制,避免危险操作;

(3)功能完备,报警、连锁、互锁齐全,保证生产过程的安全性;

(4)在系统运行的条件完备后,操作员通过控制界面的功能键按钮进行操作,以此来实现发酵罐系统的各项功能。自动化操作包括以下功能:空罐灭菌、实罐灭菌、管路灭菌、接种操作、pH调控、温度控制、搅拌控制、溶氧调控等操作;

(5)实时状态显示,如灭菌中、发酵中培养时间、清洗中、保压中上料、接种、出料、空消中等状况等;

(6)在非常状态下:如需进行同级倒种等,可自动给出罐现在的实时状态;如就绪、灭菌未完成、清洗未完成等;未就绪时人性化的提示需多长时间能就绪,方便操作人员的判断;

(7)每台设备管路、控制为独立系统,有故障时可断开单独检修,不会影响其他设备的正常运行;

(8)每个发酵批次参数的记录,自成一个文件。



图2 发酵罐DCS控制系统画面

二、DCS发酵控制系统安全性

(1)现场设置触摸屏,可就地控制或者中控室控制;

(2)现场设置急停开关,现场中控室可以切换手动/自动;

(3)现场设置运行指示灯及报警装置;

(4)蒸汽部位均设置压力检测,保证生产过程压力安全。

三、DCS发酵控制系统的控制要点

3.1 信息管理

批次管理(时间日期、产品批号、原料批号、物料名称代号、数量等),设定录入相关批次号,生产过程自动跟踪记录。

3.2 空消灭菌控制

控制蒸汽通入,对管道、罐体进行灭菌,空消过程压力检测,保护设备同时提示人员。

3.3 进料控制

分配站的流量计计量总进液量(电磁流量计、精度0.5%以下、200℃以下、卫生连接)。空消后,先通入空气再冷却水,温度稳定再通入物料,罐内正压。

3.4 温度控制

温度在线检测,控制冷却水与恒温水通入,保证温度恒定,温度控制精度±1.0℃。

3.5 搅拌控制

变频调节不同时期的搅拌速度,及起泡时搅拌速度。

3.6 液位控制

发酵罐顶部与底部设置静压液位计,形成差压,换算罐内容积,液位控制精度±1.5%。

3.7 试压捡漏控制

系统通入一定压力的空气,检查一定时间泄漏量,从而确定设备状态。

3.8 通入空气量控制

调节阀调节通气量,涡街流量计在线检测空气流量,空气量控制精度±1%。

3.9 尾气排放控制

压力传感器在线检测罐内压力,调节阀PID调节出气,以保证罐内压力。

3.10 消泡控制

泡沫电极对泡沫检测,利用补消泡剂、加压或降低搅拌速度的方式消泡。

3.11 在线溶氧/pH检测

在线溶氧/pH检测。

3.12 空气精过滤控制

空气精过滤控制中,设有过滤压差的记录。

3.13 出料控制

通入压缩空气自动压料转移,控制罐内压力。

结语
       东富龙DCS系统在发酵行业得到了广泛的应用,通过多个项目的实施,得到了多家企业的认可,为发酵行业(特别是原料药方面)在自动化控制方面提供了完善的解决方案。随着我国自动化控制市场的日益扩大,东富龙DCS系统应用的意义广泛,前景乐观。
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