該發酵罐控制系統主要通過控制熱和生化參數來達到控制整個發酵罐的工藝參數的目的。發酵罐市場控制系統已大致經歷了設備控制，設備+ PLC控制（初始邏輯控制），PLC控制和DCS（分布式）控制組件的開發過程。整個發酵罐的過程控制可分為模擬控制，開關控制和各種參數的相關控制。發酵罐的控制參數可分為溫度，壓力，流速，攪拌速度，液位，pH值，DO值（溶解氧），排氣中的O2和排氣中的CO2、菌絲體密度和CIP電導率。

發酵罐市場從碳鋼生產轉變為不銹鋼生產。但是，大多數一次性發酵罐使用磁力攪拌，而某些零件則使用一次性設備。通風管從頂部橫向移動，一次性袋固定在容器中。除了中間和外側，其他控制組件的格式與以前相同。除了從下面的計算機收集和顯示所有數據之外，

發酵控制的DCS系統還可以修改和控制參數對象。早期的發酵罐控制系統使用數據收集器單獨收集模擬信號，在模塊中將其從模擬轉換為數字，然后通過計算機的232接口與主機進行通信。后來的發酵罐控制系統使用PLC與主機進行通信，某些控制器也使用SCADA系統。 SCADA系統監視和控制現場的操作設備，以進行數據采集，設備控制，測量，參數調整和實現。各種信號警報和其他功能。此外，PLC和通用監控軟件MCGS組態軟件被應用于發酵生物反應器控制系統。這使您可以實時監視場景的環境參數和每個運行組件的控制狀態，從而滿足不同的過程要求并顯著改善系統。可靠性和靈活性。

發酵罐過程參數控制點

罐溫度控制

1、參數影響罐溫度是發酵過程中酶促反應的速率以及與細菌生長和抗生素相關的培養液中的氧氣影響合成的溶解度與溶解氧密切相關。

a、儲罐溫度控制儲罐溫度控制主要包括加熱和冷卻控制。其中，加熱能力是通過該過程計算的，冷卻能力是指加熱或滅菌后的指定冷卻時間所需的冷卻能力。儲罐溫度控制器由加熱器和冷卻水電磁閥組成，當發酵罐中的溫度降至某個設定值（或更高）以下時，加熱器（或冷卻水電磁閥）會自動打開，控制發酵罐溫度的目的。

通過在指定的冷卻時間內計算出所需的冷卻量來獲得冷卻能力，并且通過在指定的加熱時間內計算出所需的熱量來獲得加熱能力。焓值和熱交換率的計算給出了熱交換面積，即發酵罐夾套或盤管的面積。通過計算管道的長度，介質壓力和壓降，可以確定熱交換管的直徑，然后確定控制閥的直徑。控制閥的直徑是培養溫度受控變化的關鍵參數。在將培養溫度的控制變動量作為參數計算時，通常可以將開度60％至80％設置為穩定值，如果需要考慮滅菌溫度的上升時間，則降低該值。培養溫度控制中的波動量增加。

對于帶有熱套和冷套的溫度控制系統，給定上述過程參數的計算值，參數控制相對準確，可以通過飛行曲線計算或經驗方法獲得過程參數。我會。考慮培養和滅菌的水箱溫度控制采用PID自動控制，培養溫度的波動控制范圍為±0.1°C。其中，微分運行可以提高動態響應速度，積分運行可以有效消除靜誤差，使環境溫度不影響罐體的溫度控制。當然，換熱套的設計應盡可能薄，以減少由于溫度延遲而引起的變化。

b、發酵設備必須根據滅菌控制過程和GMP要求進行清潔，消毒或滅菌。發酵罐中常用的滅菌方法是濕熱滅菌。為了控制滅菌溫度，在先進的發酵罐管道中通常使用疏水閥代替傳統的疏水閥，但是滅菌系統，蒸汽管道和閥門直徑設計有特殊要求。在設計滅菌程序時，蒸煮和排干時間間隔必須匹配。打開排水隔膜閥時，罐體內的壓力變化很小，冷凝水得以有效排出，在此過程中不會出現冷點。在滅菌溫度控制中，考慮到加熱曲線的溫度波動周期，并且為了滿足濕熱滅菌的F0值要求，將其設置為達到設定溫度1分鐘，然后正式計時。

a、壓力控制

a1、參數功能在發酵罐中保持正壓不僅可以防止罐壓力為零時污染細菌，還可以防止培養液中的氧氣含量。它可以增加溶解度，并且有利于細菌的生長和合成。

a2、壓力控制在發酵過程中，發酵罐主體和管道需要特定的壓力控制。在發酵期間，罐中的壓力可以保持恒定。但是，在滅菌和冷卻過程中，需要一定量的空氣來保持壓力，因為這樣可以避免從環境中吸入臟空氣而產生負壓，這會導致水箱收縮。其中，冷卻過程中壓力的影響是不受控制的參數，此時的壓力由進氣門控制。

b、氣流，攪拌速度控制

b1參數功能氣流功能：空氣是有氧細菌的重要氧氣來源。攪拌速度的影響：增加攪拌速度可以增加氧氣的溶解速度。

b2控制氣流和攪拌速度在發酵過程中，發酵罐中的壓力通常可以保持恒定，其中有兩個因素限制了溶解氧的濃度：氣流和攪拌速度。

b3 DO值校準發酵液的DO值校準非常重要，因為它直接影響微生物的酶活性，代謝途徑和產品產量。在滅菌和加熱過程中，當溫度達到120°C時，DO電極零點校準值就是溶解氧校準零點值。通過使用初始發酵溫度中的溶解氧作為溶解氧，通過校準攪拌速度，空氣流速和罐壓力來執行DO電極99.99％滿刻度校準。

c、pH控制

c1參數影響發酵液的pH值全面反映了發酵過程中各種生化反應的酸度和堿度。

c2控制pH值有兩種類型的pH值補充形式：添加流量和滴注。除計量系統外，這些控制系統對儲罐之間的壓力差（包括由于液位引起的壓力變化）高度敏感。計量系統還對液位變化敏感，因此取決于儲罐尺寸和直徑與高度之比。綜合使用注意事項。當前，pH控制器由酸蠕動泵和堿蠕動泵組成。如果pH值高于設定值，系統將自動啟動酸蠕動泵，并以與設定值成比例的時間比例向發酵罐提供酸性溶液；如果pH值低于設定值，則為堿性蠕動泵調整將開始。

d、其他參數排氣O2和排氣CO2是確定微生物恢復和呼氣狀態的指標，通常根據氧氣供應條件（如攪拌速率）進行控制。電導率是控制CIP清潔溶液濃度的指標，并且是清潔后殘留的NaOH指標。兩者都有延遲判斷，以確保所有回路濃度z終都能達到其清潔效果。