Control de escalado y automatización de biorreactores.

Un biorreactor es un tipo de equipo ampliamente utilizado en ciencias biológicas e ingeniería, que puede usarse para desarrollar y producir diversos productos biológicos. Con el continuo desarrollo de la biotecnología, la escala y la automatización de los biorreactores también están aumentando. En este artículo, exploraremos las tecnologías asociadas con el control de automatización y ampliación de escala de biorreactores.

1.La necesidad de biorreactores aumentar proporcionalmente

La necesidad de ampliar los biorreactores se debe principalmente a los dos aspectos siguientes:

01.Necesidades de producción:

A medida que aumenta la demanda de diversos tipos de productos biológicos, como vacunas, anticuerpos, factores de crecimiento, etc., los fabricantes necesitan biorreactores más grandes y eficientes para aumentar el rendimiento y mejorar la calidad del producto.

02.Necesidades de investigación:

Algunos proyectos de investigación a gran escala requieren biorreactores para realizar experimentos, mientras que los cultivos celulares complejos en algunas investigaciones básicas requieren reactores más grandes para aumentar el rendimiento y reducir los costos.

2.Desafíos de la ampliación biorreactores

Cuando un biorreactor crece hasta cierto punto, se enfrenta a varios desafíos:

01.Problemas con el transporte de oxígeno y nutrientes.

A medida que el biorreactor se expande, la profundidad del nivel del líquido aumenta y la tasa de transporte de oxígeno y nutrientes disminuye, lo que resulta en una escasez de oxígeno y nutrientes dentro del biorreactor.

02.Problemas de control

Los reactores a gran escala requieren un mayor nivel de control y seguimiento, y el control del proceso es un desafío.

03.Mala mezcla

Una vez que se expande el reactor, la velocidad de agitación disminuirá y el efecto de mezcla se deteriorará, lo que afectará la homogeneidad de la mezcla de sustancias dentro del reactor.

Por lo tanto, para la escala de los biorreactores, es necesario mejorar y optimizar los desafíos anteriores en consecuencia.

3.Soluciones para la ampliación de biorreactores

Las soluciones para el escalado de biorreactores incluyen principalmente los siguientes aspectos:

01.Optimización del diseño

Al optimizar el diseño del reactor, como cambiar la forma del reactor y cambiar la profundidad del nivel del líquido, se puede mejorar el rendimiento del transporte de oxígeno y nutrientes en el reactor.

02.Determinar las condiciones óptimas de producción.

Determine las condiciones óptimas de producción, como temperatura, velocidad de agitación, entrada de aire, etc. Al mismo tiempo, se adopta tecnología avanzada de medición y control para realizar el control automático del proceso de reacción.

03.Mejora el rendimiento de la mezcla.

El uso de mezcladores o agitadores de alta eficiencia, como hélices, raspadores, burbujas, etc., puede mejorar la homogeneidad de la mezcla de sustancias en el interior del reactor.

04.Se utiliza tecnología de fermentación avanzada.

El uso de tecnología de fermentación avanzada, como la producción por lotes, la adición gradual de nutrientes, el control de la tasa de entrada de aire, etc., puede evitar los problemas causados por la expansión del biorreactor y garantizar la eficiencia y calidad de la producción.

4.Aplicación del control de automatización en la producción de biorreactores.

Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, el control de la automatización es cada vez más importante en la producción de biorreactores. El control automático puede mejorar eficazmente el proceso de producción, mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto. El control automatizado de biorreactores suele incluir los siguientes aspectos:

01.Sistemas de medida y control

Varios parámetros en el reactor, como temperatura, presión, pH, oxígeno disuelto, etc., se miden mediante la instalación de sensores e instrumentos de medición en el reactor para el seguimiento y control en tiempo real del proceso de producción.

02.Algoritmos de control

El algoritmo de control es la clave para el proceso de control de automatización del biorreactor. Los algoritmos de control comúnmente utilizados incluyen control PID, control predictivo de modelos, etc., que se utilizan para controlar parámetros como la velocidad del flujo y la intensidad de agitación en el reactor.

03.Algoritmos de aprendizaje automático

En los últimos años, los algoritmos de aprendizaje automático se han utilizado ampliamente en el control automatizado de biorreactores. Predice principalmente el estado del reactor entrenando el modelo y ajusta automáticamente los parámetros de control de acuerdo con los resultados de la predicción para lograr el mejor efecto de control.

5.Resumen:

La ampliación de escala y la automatización de los biorreactores se han convertido en cuestiones importantes en las ciencias biológicas y la ingeniería modernas. Al mejorar el diseño del reactor, optimizar el proceso de producción, mejorar el rendimiento de la mezcla y mejorar el algoritmo de control, se pueden resolver eficazmente los desafíos del aumento de escala del reactor y mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto. Al mismo tiempo, la introducción de tecnología de aprendizaje automático puede aportar nuevas ideas y posibilidades para el control de la automatización de reactores y promover aún más el desarrollo de la tecnología de biorreactores.

Acerca de BaiLun Biotecnología Co., Ltd.:

BaiLun Biotechnology Co., Ltd. se erige como un proveedor líder y un proveedor de servicios técnicos de primer nivel, que se especializa en el suministro de sistemas integrales de biorreactores y soluciones de control avanzadas. Nuestra amplia línea de productos abarca una amplia gama de ofertas, que van desde biorreactores (fermentadores) hasta biorreactores de células animales, agitadores biológicos y sistemas de control diseñados para aplicaciones de bioprocesamiento. Con una capacidad que abarca desde 0,1 L hasta 1000 KL, estamos comprometidos a fomentar el crecimiento de la industria de biorreactores de China a escala global.

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