發(fā)酵罐的控制系統(tǒng)具有多種功能，主要包括以下方面：
- 參數(shù)監(jiān)測與控制
- 溫度控制：通過溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)酵罐內(nèi)的溫度，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的溫度值，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱或冷卻裝置(如夾套中的循環(huán)水溫度、內(nèi)置的電加熱器等)，確保發(fā)酵過程在適宜的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。例如，在生產(chǎn)抗生素的發(fā)酵過程中，不同的菌種可能需要在特定的溫度下生長和代謝，控制系統(tǒng)會(huì)精確控制溫度，以提高抗生素的產(chǎn)量和質(zhì)量。
- pH 控制：利用 pH 傳感器監(jiān)測發(fā)酵液的 pH 值，當(dāng) pH 值偏離設(shè)定范圍時(shí)，控制系統(tǒng)通過添加酸、堿溶液或其他緩沖劑等方式，自動(dòng)調(diào)整發(fā)酵液的 pH 值，為微生物生長和產(chǎn)物合成創(chuàng)造合適的酸堿度環(huán)境。比如，在發(fā)酵生產(chǎn)某些酶制劑時(shí)，需要將 pH 值控制在特定范圍內(nèi)，以保證酶的活性和產(chǎn)量。
- 溶氧控制：溶氧(DO)傳感器實(shí)時(shí)測量發(fā)酵液中的溶解氧含量，控制系統(tǒng)根據(jù)需求調(diào)節(jié)通氣裝置(如空氣壓縮機(jī)的供氣量、攪拌槳的轉(zhuǎn)速等)，增加或減少氧氣的供應(yīng)，保證微生物有足夠的氧氣進(jìn)行有氧呼吸和代謝。例如，在酵母發(fā)酵生產(chǎn)酒精的過程中，充足的溶氧是保證酵母高效代謝的關(guān)鍵因素之一。
- 攪拌速度控制：控制系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)酵工藝的要求，調(diào)節(jié)攪拌電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)酵液充分混合，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞、氣體的分散和熱量的交換，提高發(fā)酵效率和均勻性。例如，在一些高粘度的發(fā)酵物料中，適當(dāng)提高攪拌速度可以改善物料的流動(dòng)性和混合效果。
- 滅菌控制
- 自動(dòng)原位滅菌：配備自動(dòng)控制閥等裝置，能夠按照設(shè)定的程序自動(dòng)對(duì)發(fā)酵罐體、管道、過濾器等進(jìn)行滅菌操作，確保發(fā)酵過程的無菌環(huán)境。例如，在培養(yǎng)基滅菌過程中，控制系統(tǒng)會(huì)精確控制滅菌溫度和時(shí)間，保證滅菌效果，同時(shí)避免過度滅菌對(duì)培養(yǎng)基成分的破壞。
- 補(bǔ)料控制
- 精準(zhǔn)補(bǔ)料：根據(jù)發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗情況和微生物的生長階段，控制系統(tǒng)自動(dòng)精確地添加所需的營養(yǎng)物質(zhì)(如碳源、氮源、微量元素等)或前體物質(zhì)等，以滿足微生物的生長和代謝需求，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，在生產(chǎn)某些氨基酸的發(fā)酵過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度變化，控制系統(tǒng)自動(dòng)適時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)的營養(yǎng)物質(zhì)，可有效提高氨基酸的產(chǎn)量。
- 數(shù)據(jù)采集與記錄
- 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：持續(xù)采集并記錄發(fā)酵過程中的各種參數(shù)(如溫度、pH 值、溶氧、攪拌速度、壓力等)以及操作事件(如加料、取樣、滅菌等)的時(shí)間和狀態(tài)等信息。
- 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理：將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地或云端數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)查詢、分析和追溯。這些數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化發(fā)酵工藝、評(píng)估發(fā)酵效果、進(jìn)行質(zhì)量控制和滿足法規(guī)要求等。例如，制藥企業(yè)在生產(chǎn)藥品時(shí)，需要對(duì)發(fā)酵過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄和保存，以備監(jiān)管部門檢查和產(chǎn)品質(zhì)量追溯。
- 曲線繪制與分析：根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，繪制參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線，如溫度曲線、pH 曲線、溶氧曲線等，幫助用戶直觀地了解發(fā)酵過程的動(dòng)態(tài)變化趨勢，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和進(jìn)行工藝優(yōu)化。
- 過程監(jiān)控與報(bào)警
- 實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過傳感器和通信技術(shù)，實(shí)時(shí)顯示發(fā)酵罐內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使用戶可以在控制室或遠(yuǎn)程終端隨時(shí)了解發(fā)酵過程的情況。
- 異常報(bào)警：當(dāng)發(fā)酵過程中的參數(shù)超出設(shè)定的正常范圍(如溫度過高或過低、pH 值異常、溶氧不足、壓力異常等)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出聲光報(bào)警或通過短信、郵件等方式通知相關(guān)人員，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免對(duì)發(fā)酵過程產(chǎn)生嚴(yán)重影響和損失。
- 操作界面與人機(jī)交互
- 友好的操作界面：提供直觀、簡潔、易于操作的人機(jī)交互界面，使用戶可以方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、操作控制、數(shù)據(jù)查詢和分析等功能。例如，采用觸摸屏或圖形化界面，方便操作人員進(jìn)行操作和監(jiān)控。
- 權(quán)限管理：設(shè)置不同級(jí)別的用戶權(quán)限，如管理員、操作員等，確保只有授權(quán)人員才能進(jìn)行關(guān)鍵操作和參數(shù)修改，保證發(fā)酵過程的安全性和穩(wěn)定性。
- 通信與遠(yuǎn)程控制
- 通信功能：具備與上位機(jī)(如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等)或其他設(shè)備進(jìn)行通信的能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。例如，將發(fā)酵過程的數(shù)據(jù)上傳到工廠的中央控制系統(tǒng)或企業(yè)的管理信息系統(tǒng)，方便集中監(jiān)控和管理。
- 遠(yuǎn)程控制：支持通過網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)等)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，使用戶可以在異地實(shí)時(shí)了解發(fā)酵罐的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠遠(yuǎn)程調(diào)整參數(shù)和控制設(shè)備運(yùn)行，提高了操作的靈活性和便捷性。例如，技術(shù)人員在出差或不在現(xiàn)場時(shí)，也可以通過手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)酵過程并進(jìn)行必要的操作調(diào)整。
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