BIOREAKTORY - POMIARY I...

Zachodzi ona w specjalnych zbiornikach - fermentatorach, inaczej fermentorach lub bioreaktorach. Są to złożone urządzenia. Specyfika ich zastosowania wymaga, by były sterylne oraz umożliwiały pomiar i regulację wielkości kluczowych dla właściwego przebiegu zachodzących w nich reakcji. Monitorowane są wielkości fizyczne i chemiczne.

Przykładami pierwszych są: temperatura, natężenie przepływu powietrza, natężenie przepływu cieczy, ciśnienie, poziom cieczy i poziom piany, szybkość obrotów mieszadła, lepkość płynu. W związku z tym fermentory wyposaża się m.in. w: czujniki rezystancyjne, termistory, termopary, przepływomierze łopatkowe, rotametry, kryzy pomiarowe, przetworniki membranowe do pomiaru ciśnienia, pojemnościowe i oporowe czujniki poziomu i reometry do pomiaru lepkości.

Jeśli z kolei chodzi o wielkości chemiczne, w bioreaktorach monitorowane są na przykład: stężenie tlenu rozpuszczonego, pH, potencjał redoks, stężenie tlenu i dwutlenku węgla, czyli gazów, których ilość charakteryzuje aktywność znajdujących się w zbiorniku mikroorganizmów. Do pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego używa się m.in. sond polarograficznych. Stężenie dwutlenku węgla może być oznaczane przez sensory podczerwieni, zaś stężenie tlenu za pomocą analizatorów paramagnetycznych.

Krzywo nałożone nakrętki

W pewnym zakładzie produkującym soki owocowe oraz napoje gazowane operatorów linii rozlewniczej na odcinku napełniania butelek PET oranżadą zaczęły niepokoić powtarzające się coraz częściej alarmy systemu kontroli jakości wykrywającego krzywo założone nakrętki. W końcu liczba opakowań, które z tego powodu w związku z obawą o brak szczelności zamknięcia uznano za wybrakowane, przekroczyła straty dopuszczalne dla tego etapu produkcji. Zdecydowano się wtedy zatrzymać maszyny i przekierować butelkowanie oranżady na sprawne stanowisko zapasowe, wcześniej czasowo wyłączone z eksploatacji ze względu na mniejszą wydajność.

Z powodu dużej liczby zamówień tylko tymczasowo rozwiązywało to problem, dlatego sprawność linii głównej trzeba było przywrócić jak najszybciej. W tym celu osoby oddelegowane do tego zadania zweryfikowały najczęstsze przyczyny nieprawidłowości w pracy maszyn tego typu.

Generalnie, bez względu na szczegóły konstrukcyjne zakręcarki, powodów krzywego zakładania nakrętek może być kilka. Potencjalnym źródłem problemu jest system ich podawania. Zazwyczaj składa się z misy albo palety wibrującej i prowadnicy, którą zakrętki trafiają do głowicy. Jeśli nie działa prawidłowo, poza krzywym zamocowaniem możliwe jest m.in. uszkodzenie nagwintowania albo pominięcie niektórych butelek.

Szukając przyczyny problemu, w podajniku trzeba sprawdzić na przykład, czy nie przesunął się względem przenośnika. Z większymi modyfikacjami lepiej się jednak wstrzymać, wykluczając najpierw inne możliwe nieprawidłowości, ingerencja bez konsultacji z producentem zakręcarki może się bowiem negatywnie odbić na jej wydajności. W opisywanym przypadku, ponieważ pobieżna inspekcja nie wykazała, że podajnik jest wadliwy, inżynierowie skupili się na kolejnym ewentualnym powodzie.

Takim bywa niesprawny układ unieruchamiania butelki i pozycjonowania nakrętki w momencie jej zakręcania. W tym celu wykorzystuje się na przykład różnego typu elementy dociskowe, jak pasy i pręty. Jeśli stwierdzi się ich rozluzowanie lub nadmierne ściśnięcie, zwykle wystarczy odpowiednio je wyregulować. W tym przypadku jednak również i tę przyczynę udało się wykluczyć.

Kolejnym powodem bywa zdarcie powierzchni albo odkształcenie się długo eksploatowanych elementów mających bezpośredni kontakt z butelkami i zakrętkami. Jak się ostatecznie okazało, właśnie to było przyczyną. Inżynierowie odkryli bowiem, że do wstrzymania pracy głównej linii rozlewu oranżady doszło z powodu nadmiernego, widocznego już gołym okiem, zużycia się rolek dociskowych w głowicy zakręcającej. Stwierdzono to podczas inspekcji tego elementu zakręcarki. Po ich wymianie i wznowieniu produkcji częstość alarmów systemu kontroli jakości zmalała do marginalnej wartości.

...STEROWANIE

Do regulacji powyższych wielkości fizycznych i chemicznych służą elementy wykonawcze. Podstawowym wyposażeniem są mieszadła, których zadaniem jest zapewnienie jednorodności zawartości bioreaktorów. Mogą być napędzane mechaniczne albo, dla zapewnienia sterylności, magnetycznie. Do regulacji temperatury bioreaktorów oraz ich sterylizacji wykorzystywane są płaszcze grzewczo-chłodzące (wodne, parowe).

Stężenie tlenu rozpuszczonego kontroluje się przez regulację natężenia przepływu w instalacji nasycania zawartości bioreaktora pęcherzykami powietrza oraz zwiększanie lub zmniejszanie szybkości obrotów mieszadła. Zwykle realizuje się to w układzie regulatora kaskadowego.

Problemem w bioreaktorach bywa silne pienienie się. Obniża ono ich pojemność użytkową, utrudnia pomiary, prowadzi do nagromadzania się osadów na ściankach i może spowodować skażenie materiału w zbiorniku w przypadku wniknięcia piany do układu wentylacji. Dlatego fermentory wyposaża się w mechaniczne rozbijacze piany lub stosuje się środki zmniejszające pienienie się. Czujniki piany, pH i zapełnienia zbiornika współpracują z pompami dozującymi środki antypienne, substancje regulujące pH i medium procesowe. Bioreaktory wyposaża się również w zawory do pobierania próbek ich zawartości do badań.

Szkło w szkle - czemu trudno je wykryć?

Podstawowym utrudnieniem jest to, że opakowanie i zanieczyszczenia są zrobione z tego samego materiału. Kolejnym problemem jest brak jednolitości wykonania butelek - z powodu specyfiki składu oraz procesu produkcji szkła, nawet dokładając największych starań i mimo że pozornie całkowita masa oraz kształt butelek są jednakowe, poszczególne egzemplarze mogą się różnić grubością ścianek i denka, nawet o kilkanaście procent.

Poza tym w szkle naturalnie powstają różnego typu skazy, jak na przykład pęcherzyki gazów, wtrącenia, plamy. Może także zawierać nieszkodliwe dla konsumentów wtopione zanieczyszczenia, na przykład drobiny metalowe, szkła innego gatunku, plastiku. Nie są one powtarzalne. Poza tym opakowania od różnych producentów, chociaż pozornie takie same, mogą się różnić składem chemicznym szkła i jego gęstością. To także wpływa na skuteczność inspekcji rentgenowskiej.

Zależy ona oprócz tego w ogromnym stopniu od kształtu opakowania - im wymyślniejszy, tym jest mniejsza. Kontrola RTG najefektywniejsza jest w przypadku okrągłych butelek, bez ostrych kantów, w których w butelkach kwadratowych i prostokątnych od środka mogą się zbierać niewykrywalne zabrudzenia. Ponadto orientacja okrągłych butelek jest bez znaczenia.

Utrudnienie stanowią wszelkie tłoczenia. Trudności w interpretacji obrazu rentgenowskiego może również sprawić wieczko ze względu na zgrubienia szkła na gwincie i metalową albo wykonaną z tworzywa sztucznego zakrętkę. Nie bez znaczenia są właściwości płynu, przede wszystkim jego lepkość, od niej bowiem zależy to, na jakiej głębokości będą się utrzymywać zanieczyszczenia. Zazwyczaj w przypadku napojów opadają one na dno, ale jeśli są one półpłynne, mogą podczas nalewania unieść zabrudzenia z dna i ścianek opakowania wyżej. Wówczas wymagana jest inspekcja całego pojemnika, a nie tylko jego dolnej części.

Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów
Dowiedz się więcej

Prezentacje firmowe

Zobacz również