Bronkhorst

Warum ist Zuverlässigkeit ein wichtiger Parameter für Massendurchflussregler in Bioreaktoren?

24. November, 2020 Dion Oudejans & Vincent Hengeveld

In Bioreaktoren finden empfindliche Prozesse zur Vermehrung biologischer Materialien statt. Diese Prozesse enthalten wertvolle Substanzen, manchmal sogar über den eigentlichen Wert hinaus, da sie ein wichtiger Schritt in der Entwicklung eines neuen Impfstoffs oder einer neuen Behandlung sein können.

Unsere Verpflichtung gegenüber unseren Kunden in der Biotech-Industrie ist, Bioreaktoren mit zuverlässigen und reproduzierbaren Massendurchflussreglern auszustatten. Für diesen Blog haben wir unseren Produktmanager Dion Oudejans und Vincent Hengeveld zu zuverlässigen Durchflussreglern befragt.

Als Zuverlässigkeit bezeichnet man die Eigenschaft, sich darauf verlassen zu können, dass eine Person das tut, was von ihr verlangt oder benötigt wird (Definition laut Oxford Dictionary). Dion und Vincent erläutern, dass unsere Verpflichtung zur Zuverlässigkeit auf mehreren Faktoren basiert.
Massendurchflussregler Parameter für Bioreaktoren

Wir können Topqualität garantieren, denn wir bieten äusserst zuverlässige und präzise Massendurchflussgeräte mit robusten Sensoren und Ventilen sowie Stabiler Elektronik und Firmware. Die hohe Genauigkeit, ist anhand von Kalibrierzertifikaten festgelegt und bietet erstklassige Daten zur mittleren störungsfreien Zeit (MTBF) gemäß IEC 61508.
 
Können Sie erläutern, was hohe Genauigkeit bedeutet und warum dieser Aspekt für unsere Kunden in der Biotech-Industrie ein wichtiges Entscheidungskriterium ist?
 

Bronkhorst MTBF Statement

Warum ist eine genaue Gasdurchflussregelung notwendig?

Optimale Genauigkeit und Verhältnisse werden benötigt, damit der biologische Stoff unter den richtigen Umgebungsbedingungen wachsen kann. Im Verlauf einer Bioreaktorkampagne wächst ein biologischer Stoff mit der Zeit; die Durchflussmenge, die für dieses Wachstum benötigt wird, steigt allmählich an. Dafür werden sowohl niedrige als auch hohe Gasdurchflussmengen benötigt.

Wie wird der Gasdurchfluss geregelt?

Für diese Anwendungen bietet Bronkhorst Massendurchflussregler an, die auf zuverlässiger und genauer kapillarer Bypass- und Ventiltechnik basieren. Der dynamische Durchflussbereich liegt bei 1:200 und kann für sowohl niedrige als auch hohe Durchflussmengen im Wachstumsprozess sorgen. 

Massendurchflussregler mit kapillarer Bypasstechnik haben einen eingebauten rohrförmigen Durchflusssensor, der – wie ein Bypass – parallel zum Hauptströmungsweg verläuft. Der Gasdurchfluss wird genau aufgeteilt zwischen Durchflusssensor und Hauptströmungsweg. Diese spezielle Technologie ermöglicht eine zuverlässige und genaue Durchflussmessung und -regelung für alle verwendeten Gase. 
 

Video über das Bypass-Prinzip

Durchflusssensor, der in der kapillaren Bypasstechnik verwendet wird
Durchflusssensor, der in der kapillaren Bypasstechnik verwendet wird

Nur ein Teil des Gasstroms fliesst durch den Sensor und wird dabei von zwei Heizelementen erhitzt (RHT1 und RHT2). Der Gasstrom, der durch den Durchflusssensor fliesst, verhält sich proportional zum Gesamtdurchfluss durch das Gerät. Da die Temperatur im Sensor homogen verteilt ist, sind nur die Durchflussmenge, die Dichte und die Wärmekapazität des Gases für das Durchflussausgangssignal entscheidend (Q, ρ, Cp). 

Umrechnungsfaktoren (ρ۰ Cp) können angewendet werden, um die Durchflussmenge von anderen Gasen als dem Kalibriergas zu berechnen.

Langfristige Zuverlässigkeit – MTBF-Wert

Mit der mittleren störungsfreien Zeit (MTBF) werden Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Produkten gemessen. Der MTBF-Wert gibt an, wie lange ein Gerät zwischen zwei Störungen oder Ausfällen voraussichtlich in Betrieb ist. Es gibt verschiedene Methoden, um den MTBF-Wert zu berechnen. In unserer Branche wird üblicherweise die Norm IEC 61508 verwendet, die auf der Komponentendatenbank von Exida basiert. Mit einer MTBF-Bewertung, von über 130 Jahren, für die wichtigsten Produktlinien der Biotech-Industrie ist Bronkhorst Marktführer.
 

Einfache Vor-Ort-Kalibrierung

Wir unterstützen unsere Kunden mit einer einfachen Vor-Ort-Kalibrierung mit Luft/N2, einem genauen Umrechnungsverfahren und kostenlosen Software-Tools. Nur so können wir die hohe Genauigkeit garantieren, die im Kalibrierzertifikat dokumentiert ist, welches dem Massendurchflussregler beim Kauf beiliegt.  

Schauen Sie sich unsere Bioreaktor-Marktseite für mehr Informationen zu Durchflussmessern und Durchflussreglern in Bioreaktoren und Fermentern an.

Bioreaktor in Benutzung in Fermentation
Bioreaktor und Fermenter

Intelligente Durchflussregler für Bioreaktorprozesse

Insbesondere bei solchen wertvollen Prozessen ist es äusserst nützlich, wenn Sie den Zustand Ihrer Geräte überwachen können um die Prozesskontinuität zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang sind diverse Parameter & Diagnosen von Bedeutung:

Bypass Durchflussmesser für Gase
Bypass Durchflussmesser für Gase

  • Messung der Geräteinnentemperatur und Erfassung von Temperaturschwankungen zur Verbesserung der Produktqualität.
  • „Response Alarm“ zur Überwachung, ob der Durchflussregler den Sollwert erreicht und innerhalb der festgelegten Grenzen bleibt. Ausserdem ist es hilfreich, wenn man darauf hingewiesen wird, falls der Eingangsdruck zu niedrig ist, weil eine Gasflasche fast leer ist oder sich Hindernisse im System befinden. 
  • „Power-up Alarm“ und „Function to Return“: Nach einem Stromausfall kann der Prozess unmittelbar beim letzten Sollwert fortgesetzt werden. 
  • „Measure & Valve out“: Wenn Sie die Werte dieser Parameter im Laufe der Zeit vergleichen, können Sie feststellen, ob sich im System etwas verändert hat. Z.B. eine Schwankung beim Eingangsdruck, eine Verstopfung oder Abnutzung von Komponenten. In diesen Fällen empfehlen wir eine Wartung. 

Massendurchflussregler für Biotechnologie

Bei Bioreaktorprozessen ist eine zuverlässige Gasdurchflussregelung entscheidend, damit ein biologischer Stoff unter perfekten Umgebungsbedingungen wachsen kann. Automatisierte Geräte wie Durchflussregler mit intelligenten Parametern können dazu beitragen, die Prozesskontinuität zu gewährleisten. 
Digitale Massendurchflussregler von Bronkhorst bieten viele Parameter für umfangreiche Messung, Regelung und Diagnose, unter anderem: 

  • Temperaturmessung
  • Reaktionsalarm
  • Alarm beim Hochfahren
  • Ventilausgang
  • und Vieles mehr

Massendurchflussregler Parameter für Bioreaktoren
Vincent Hengeveld & Dion Oudejans / Produkt Manager

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