All’interno di un bioreattore avvengono processi delicati per moltiplicare i materiali biologici. Questi processi contengono sostanze di valore, a volte persino inestimabili, e potrebbero costituire un tassello importante per la realizzazione di un nuovo vaccino o di un nuovo trattamento.
Il nostro impegno nei confronti dei clienti dell’industria biotecnologica è quello di garantire una regolazione affidabile e riproducibile della portata nei loro bioreattori. A tale scopo utilizziamo regolatori di portata massica.
Perché definiamo i nostri regolatori di portata "affidabili"?
Gli strumenti di portata massica di Bronkhorst utilizzano sensori e valvole robusti, hanno un’elettronica e un firmware stabili e sono i migliori della categoria per quanto riguarda i dati MTBF – Tempo Medio tra i Guasti – (basati sullo standard IEC 61508).
Inoltre, la tracciabilità e l’accuratezza del materiale sono garantite da certificati di materiale e calibrazione, che si riflettono in una maggiore affidabilità del processo biologico.
Per meglio comprendere cosa s’intende per “alta precisione” e perché si tratta di un criterio di selezione importante per i nostri clienti del settore dei bioreattori e, più in generale nel settore biotecnologico, vale la pena approfondire l’argomento con la Dichiarazione MTBF di Bronkhorst.
Perché è necessaria un'accurata regolazione della portata del gas in un bioreattore?
Per consentire alla sostanza biologica di crescere nelle giuste condizioni ambientali, sono necessari precisione e rapporti ottimali. Nel corso di una campagna di un bioreattore, la sostanza biologica cresce nel tempo e richiede una portata progressiva durante il processo di crescita. Sono necessarie portate di gas sia basse che alte.
Come viene regolata la portata di gas in un bioreattore?
Per queste applicazioni Bronkhorst offre regolatori di portata massica, basati su una tecnologia di bypass capillare affidabile e precisa e sulla tecnologia valvolare. Ciò consente di ottenere un range dinamico di portata fino a 1 : 1000, fornendo le portate basse e alte necessarie per il processo di crescita.
I regolatori di portata massica che utilizzano la tecnologia del bypass capillare hanno all’interno un sensore di portata a forma di tubo che è posizionato parallelamente – in bypass – al percorso del flusso principale. La portata del gas viene suddivisa tra il sensore di portata e il percorso del flusso principale. Questa tecnologia consente una misurazione e una regolazione della portata affidabile e accurata per tutti i gas coinvolti.
Solo una parte del flusso di gas attraversa il sensore e viene scaldata da due elementi riscaldanti (RHT1 e RHT2). La portata del gas che attraversa il sensore di portata è una misura proporzionale del flusso totale che scorre nello strumento. A causa della distribuzione omogenea della temperatura all’interno del sensore, solo la portata, la densità e la capacità termica del gas determinano il segnale di uscita della portata (Q, ρ, Cp).
È quindi possibile calcolare con precisione la portata di gas diversi dal gas di calibrazione mediante un calcolo di conversione (basato su ρ e Cp).
Affidabilità nel tempo - MTBF
Il tempo medio tra i guasti (MTBF) è utilizzato come misura della disponibilità e dell’affidabilità dei prodotti. L’MTBF prevede il tempo di funzionamento delle apparecchiature tra un guasto e l’altro o tra un arresto e l’altro. Esistono diversi metodi per calcolare l’MTBF; lo standard del settore è l’IEC 61508, basato sul database dei componenti Exida. Con un MTBF di oltre 130 anni per le principali linee di prodotti dell’industria biotecnologica, i prodotti Bronkhorst sono i migliori della categoria.
Facile calibrazione sul campo
Il metodo di conversione e gli strumenti software gratuiti consentono di calibrare facilmente gli strumenti sul campo con aria e azoto. In questo modo è possibile mantenere l’elevata precisione dello strumento, come documentato nel certificato di calibrazione che viene fornito insieme allo strumento. Una migliore e più rapida calibrazione degli strumenti effettuata direttamente in loco permette di operare anche in ambienti potenzialmente complessi o in zone isolate (come spesso sono le aree ospitanti un bioreattore).
Regolatori di portata intelligenti per i processi dei bioreattori
Soprattutto nei processi all’interno di un bioreattore, quando si lavora con sostanze di valore, è molto utile poter monitorare la “salute” dei propri strumenti per garantire la continuità del processo. A tal fine, sono interessanti diversi parametri e diagnostici:
- 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 setpoint 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 di accensione e funzione di ritorno; dopo un’interruzione di corrente il processo può riprendere direttamente tornando all’ultimo setpoint.
- Misurazione e valve out; confrontando i valori di questi parametri nel tempo, è possibile rilevare se qualcosa è cambiato nella configurazione. Ad esempio, una variazione della pressione di ingresso o l’intasamento/usura delle componenti dell’impianto. In questo caso si consiglia la manutenzione.
