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生物發酵領域氣體流量控制器(MFC)選型指南

閱讀:52      發布時間:2025-4-2
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以下是生物發酵領域氣體流量控制器(MFC)的選型指南:


  1. 氣體類型:發酵過程常用氧氣、氮氣、二氧化碳和空氣等氣體。不同氣體的物理化學性質不同,MFC 需針對具體氣體選型。如測量腐蝕性氣體,需選耐腐蝕材質的 MFC,如哈氏合金等;對于特殊氣體,還需關注 MFC 的兼容性和校準情況,部分 MFC 支持多種氣體,但需針對不同氣體校準。

  2. 流量范圍:根據生物發酵工藝中氣體的實際用量來選擇。實驗室小規模發酵,流量范圍可能在幾 sccm 到幾十 sccm;工業大規模發酵罐,氣體流量需求大,可能需幾百 sccm 甚至更高流量范圍的 MFC。所選 MFC 的流量范圍要能覆蓋工藝所需流量,且盡量使實際流量處于 MFC 量程的中間段,以保證測量和控制精度。

  3. 流量精度:生物發酵過程對氣體流量精度要求較高,精度通常以滿量程的百分比表示,如 ±0.5%、±1% FS 等。高精度的 MFC 可提高流量控制準確性,確保發酵過程中氣體供應穩定,一般建議選擇精度在 ±1% FS 及以上的產品。

  4. 壓力范圍:發酵過程中發酵罐內有一定壓力,要確保所選 MFC 的工作壓力范圍符合發酵罐的工作壓力要求,包括進氣壓力和排氣壓力等,避免因壓力不匹配導致 MFC 性能問題或損壞。

  5. 工作溫度:生物發酵通常在特定溫度范圍內進行,如 35°C-37°C。要選擇能在該工作溫度環境下穩定可靠工作的 MFC,考慮溫度對其性能的影響,防止溫度變化導致流量控制不準確。

  6. 通信接口:根據發酵控制系統的要求選擇通信接口。常見接口有 RS-232、RS-485、Modbus、Profibus、EtherCAT 等。若發酵系統采用 PLC 控制,可選擇與之兼容的通信接口,實現 MFC 與控制系統的連接,方便遠程監控和控制氣體流量。

  7. 認證和材質:在生物發酵領域,尤其是制藥和食品相關行業,MFC 與介質接觸的部件需符合相關認證標準,如 USP VI 類、FDA 標準等,以確保生物相容性和產品質量。材質方面,通常選用不銹鋼等耐腐蝕、不易污染發酵液的材料。

  8. 品牌和質量:選擇質量可靠的 MFC,可保證產品質量和售后服務。 MFC 通常在精度、穩定性、耐用性等方面表現更優,且有完善的售后技術支持,能及時解決使用過程中出現的問題。

  9. 響應時間:在發酵過程中,氣體流量可能需要根據工藝變化進行快速調整,特別是在補料分批發酵或控制發酵過程中的溶氧濃度等情況。熱式 MFC 響應速度快,通常在毫秒級,能快速跟蹤流量變化,更適合這種動態變化的場景。

  10. 調節范圍:較大的調節范圍可以讓 MFC 在不同的發酵階段適應不同的氣體流量需求。例如,在發酵初期,微生物生長緩慢,氣體需求較少;而在對數生長期,氣體需求會顯著增加。具有寬調節范圍(如 > 100:1)的 MFC 可以更好地滿足這種變化


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