Bronkhorst

Pourquoi la fiabilité est-elle un paramètre important du régulateur de débit massique pour les bioréacteurs ?

24 novembre 2020 Dion Oudejans & Vincent Hengeveld

Dans les bioréacteurs, des procédés délicats sont réalisés pour multiplier le matériel biologique. Ces procédés contiennent des substances "précieuses", coûteuses, sensibles et fragiles parfois même au-delà du prix, car elles peuvent constituer une étape importante dans un nouveau vaccin ou un nouveau traitement.

Notre engagement envers nos clients de l’industrie biotechnologique est de faire fonctionner les bioréacteurs avec des régulateurs de débit massique fiables et reproductibles. Pour cet article, nous avons interviewé Dion Oudejans et Vincent Hengeveld, responsables produits chez Bronkhorst, à propos des régulateurs de débit fiables. 

La fiabilité fait référence à la qualité de pouvoir avoir la confiance de quelqu’un pour faire ce qu’il veut ou ce dont il a besoin (définition du dictionnaire Oxford). Vincent et Dion expliquent que notre engagement en faveur de la fiabilité repose sur différents piliers. 

Paramètre du régulateur de débit massique pour les bioréacteurs

En fournissant les instruments de débit massique des plus fiables – utilisant des capteurs et des vannes robustes avec une électronique stable dans le temps et un firmware, produits sous assurance qualité documentée avec ses certificats matières – une grande précision qui est attestées par des certificats d’étalonnage et les meilleures durées moyennes entre défaillances (MTBF) de leur catégorie basées sur la norme CEI 61508, la qualité peut être garantie. 

Pourriez-vous expliquer ce que signifie la déclaration de grande précision et pourquoi il s’agit d’un critère de sélection important pour nos clients de l’industrie biotechnologique ? 

Pourquoi une régulation précise du débit de gaz est-elle nécessaire ?

Une précision et des proportions optimales des injections de gaz sont nécessaires pour permettre à la substance biologique de se développer dans les conditions environnementales correctes. Au cours d’une campagne de bioréacteurs, la substance biologique se développe au fil du temps et nécessite un débit croissant pendant le procédé de croissance. Il faut des débits de gaz à la fois faibles et élevés.

Comment le débit de gaz est-il régulé ?

Pour ces applications, Bronkhorst propose des régulateurs de débit massique basés sur une technologie thermique sur une dérivation capillaire et une technologie de vanne fiables et précises , qui peuvent atteindre une plage de débit dynamique allant jusqu’à 1 : 200, fournissant les débits faibles et élevés nécessaires au processus de croissance.
 
Les régulateurs de débit massique qui sont construits avec la technologie thermique sur dérivation capillaire ont un capteur de débit en forme de tube à l’intérieur qui est positionné parallèlement – en dérivation – au chemin d’écoulement principal. Il y a une répartition précise du flux de gaz entre le capteur de débit et le chemin d’écoulement principal, voir image [Capteur de débit utilisé dans la technologie de dérivation capillaire]. Cette technologie particulière permet une mesure et une régulation fiables et précises du débit pour tous les différents gaz concernés.

Vidéo expliquant le principe de mesure bypass (en dérivation)

Capteur de débit utilisé dans la technologie de dérivation capillaire]
Capteur de débit utilisé dans la technologie de dérivation capillaire

Seule une partie du flux de gaz passe par le capteur et est réchauffée par deux éléments chauffants (RHT1 et RHT2). Le débit de gaz à travers le capteur de débit est une mesure proportionnelle du débit total à travers l’instrument. En raison de la nature homogène de la distribution de la température dans le capteur, seuls le débit, la densité et la capacité thermique du gaz déterminent le signal de sortie du débit (Q, ρ, Cp). 

Des facteurs de conversion (ρ۰Cp) peuvent être appliqués pour calculer le débit de gaz autres que le gaz d’étalonnage. 

Fiabilité dans le temps – chiffre MTBF

Le MTBF (Mean Time Between Failures – temps moyen entre défaillances) est utilisé comme mesure de la disponibilité et de la fiabilité des produits. La MTBF prédit le temps de fonctionnement des équipements entre les pannes ou les arrêts. Il existe différentes méthodes pour calculer la valeur du MTBF, dans lesquelles la norme CEI 61508, basée sur la base de données des composants Exida, est la norme dans notre secteur. Avec une valeur MTBF de plus de 130 ans pour les principales lignes de produits de l’industrie biotechnologique, nous sommes les meilleurs de notre catégorie.

Etalonnage facile sur le terrain

L’étalonnage facile sur le terrain avec Air/N2, grâce à une méthode de conversion précise et des outils logiciels gratuits, permet à notre clientèle de maintenir une grande précision éditée dans le certificat d’étalonnage fourni à l’arrivée du régulateur de débit massique. 

Consultez notre page Bioprocédés et Bioréacteurs pour plus d'informations sur les débitmètres et régulateurs de débit pour les applications des bioréacteurs et des fermenteurs.

bioréacteur utilisé dans un procédé de fermentation
Bioréacteur - procédé de fermentation

Des régulateurs de débit intelligents pour les procédés en bioréacteur

Il est très utile, surtout pour ces procédés coûteux et fragiles, que vous puissiez contrôler la "santé" de vos instruments, afin d’assurer la continuité du procédé. Pour cela, plusieurs paramètres et diagnostics sont intéressants :

Débitmètre bypass pour gaz
Débitmètre bypass pour gaz

  • La mesure de la température interne de l’appareil et détection des variations de température pour améliorer la qualité du produit.
  • L’alarme de réponse (Response alarm) pour surveiller si le régulateur de débit atteint et maintient son point de consigne dans les limites spécifiées. Elle est utile pour indiquer si la pression d’entrée est trop basse, si une bouteille de gaz est presque vide ou pour détecter les obstructions dans le système. 
  • Le message d’alarme de mise sous tension et fonction de retour (Power-up) – après une panne de courant, le procédé peut reprendre directement en revenant au dernier point de consigne. 
  • La mesure et la vanne de sortie (measure & valve out) – en comparant les valeurs de ces paramètres au fil du temps, vous pouvez détecter si quelque chose a changé dans la configuration. Par exemple, une variation de la pression d’entrée ou un certain encrassement ou une usure des composants dans la configuration. Dans ce cas, l’entretien est conseillé. 

Des régulateurs de débit massique pour la biotechnologie

Une régulation fiable du flux de gaz dans les procédés des bioréacteurs est cruciale pour permettre à la substance biologique de se développer dans des conditions environnementales parfaites. L’utilisation d’instruments automatisés, tels que des régulateurs de débit, avec des paramètres intelligents peut vous aider à assurer la continuité du procédé. 
Les régulateurs de débit massique numériques de Bronkhorst offrent une série de paramètres permettant d’étendre les fonctionnalités de mesure, de contrôle et de diagnostic, tels que : 

  • la mesure de la température du gaz
  • l’alarme de réponse : « response alarm »
  • l’alarme de mise sous tension : « power-up »
  • la vanne de sortie : « valve out »
  • et bien d’autres

paramètre d'un régulateur de débit massique pour un bioréacteur
Vincent Hengeveld & Dion Oudejans / Responsables Produits

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