不銹鋼發(fā)酵罐廣泛應(yīng)用于生物發(fā)酵加工過程,發(fā)酵屬于復(fù)雜的生化反應(yīng)體系,溫度、pH、溶解氧、罐壓等多項(xiàng)參數(shù)直接影響微生物代謝進(jìn)程,決定發(fā)酵產(chǎn)物最終產(chǎn)出水平。各類傳感器負(fù)責(zé)采集發(fā)酵罐內(nèi)部關(guān)鍵工藝參數(shù),傳感器輸出數(shù)據(jù)的可靠程度,直接決定工藝判斷與操作調(diào)整是否準(zhǔn)確。圍繞傳感器開展校準(zhǔn)、維護(hù)保養(yǎng)、驗(yàn)證工作,貫穿發(fā)酵罐從投產(chǎn)使用到報(bào)廢的全生命周期,建立完整規(guī)范,是保障發(fā)酵生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的核心工作。
傳感器校準(zhǔn)是消除測量偏差的核心手段。傳感器在持續(xù)使用過程當(dāng)中,會(huì)受到發(fā)酵液附著污染、介質(zhì)腐蝕、浸泡老化等因素影響,測量精度會(huì)逐步發(fā)生偏移,如果不及時(shí)校準(zhǔn),輸出數(shù)據(jù)和罐內(nèi)真實(shí)工況產(chǎn)生偏差,操作人員依據(jù)錯(cuò)誤參數(shù)調(diào)整工藝,會(huì)干擾微生物正常代謝,造成發(fā)酵過程異常。不同類型傳感器校準(zhǔn)原理、校準(zhǔn)周期各有區(qū)別。校準(zhǔn)工作需要在規(guī)定環(huán)境條件下開展,使用符合標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)參照物質(zhì),按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程執(zhí)行。校準(zhǔn)需要區(qū)分離線校準(zhǔn)與在線校準(zhǔn),部分傳感器可以在罐體不排空物料的條件下完成在線比對校準(zhǔn),部分傳感器需要拆卸下來離線完成校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)完成之后做好數(shù)據(jù)記錄,對比校準(zhǔn)前后測量數(shù)值,評估偏差是否處在允許范圍之內(nèi),偏差超標(biāo)的傳感器需要進(jìn)行處理,無法修復(fù)的要予以更換。
日常維護(hù)保養(yǎng)工作,目的在于延緩傳感器性能衰減,降低故障概率。傳感器探頭直接接觸發(fā)酵體系,發(fā)酵過程當(dāng)中會(huì)有菌體、蛋白、多糖類物質(zhì)附著在探頭表面,形成污垢層,污垢會(huì)阻隔探頭和發(fā)酵介質(zhì)接觸,直接造成測量失真。每批次發(fā)酵結(jié)束之后,要按照規(guī)范對傳感器探頭進(jìn)行清潔處理,清除表面附著沉積物。清潔作業(yè)要選用合適方式,避免硬物刮擦探頭敏感元件,造成物理損傷。需要浸泡保存的傳感器,要按照要求放置在對應(yīng)保存介質(zhì)當(dāng)中,不可長時(shí)間暴露在干燥空氣環(huán)境。裝配拆卸傳感器過程控制操作力度,防止螺紋、密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞。關(guān)注傳感器工作環(huán)境,發(fā)酵罐滅菌工序會(huì)經(jīng)歷高溫環(huán)境,要確認(rèn)傳感器可以耐受對應(yīng)滅菌條件,不合理的高溫沖擊會(huì)加速傳感器老化失效。還要檢查傳感器接線位置,做好防護(hù),避免受潮、磨損引發(fā)信號(hào)傳輸異常。

驗(yàn)證工作用來確認(rèn)傳感器以及配套整套測量系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)工藝要求。校準(zhǔn)更多針對傳感器本身測量性能,而驗(yàn)證覆蓋傳感器、信號(hào)傳輸線路、控制系統(tǒng)顯示端整套測量鏈路。驗(yàn)證工作會(huì)在設(shè)備投產(chǎn)前、重大維修更換元器件之后、定期周期當(dāng)中開展。驗(yàn)證過程會(huì)模擬或者對照實(shí)際工藝工況,對比傳感器系統(tǒng)輸出讀數(shù)與真實(shí)參考值,確認(rèn)整套系統(tǒng)測量誤差處在工藝允許區(qū)間。同時(shí)還要確認(rèn)報(bào)警、聯(lián)鎖功能可以正常觸發(fā),當(dāng)參數(shù)達(dá)到閾值,系統(tǒng)可以正確識(shí)別并執(zhí)行對應(yīng)動(dòng)作。驗(yàn)證需要形成完整文檔,記錄驗(yàn)證條件、測試數(shù)據(jù)、判定結(jié)果。驗(yàn)證不合格,需要排查故障點(diǎn),完成整改之后重新開展驗(yàn)證,達(dá)標(biāo)之后才可以投入生產(chǎn)使用。
全生命周期視角下,需要建立完整的臺(tái)賬檔案,記錄每一只傳感器安裝時(shí)間、校準(zhǔn)時(shí)間、維護(hù)記錄、驗(yàn)證結(jié)果、更換歷史。明確不同傳感器的校準(zhǔn)周期、維保周期,周期設(shè)定需要結(jié)合使用頻次、發(fā)酵介質(zhì)特性、過往故障情況綜合確定,不能機(jī)械套用統(tǒng)一周期。生產(chǎn)工況惡劣、污染附著嚴(yán)重的場景,需要適當(dāng)縮短校準(zhǔn)維保間隔。
另外要區(qū)分校準(zhǔn)、維護(hù)、驗(yàn)證三者定位,校準(zhǔn)側(cè)重修正傳感器測量偏差;維護(hù)保養(yǎng)側(cè)重于減少外部因素對傳感器的破壞與污染;驗(yàn)證確認(rèn)整套測量鏈路整體是否滿足生產(chǎn)工藝要求,三者相互配合缺一不可。不能只做校準(zhǔn)而忽略系統(tǒng)驗(yàn)證,也不能只開展清潔維護(hù)而忽視精度校驗(yàn)。
發(fā)酵生產(chǎn)工藝對參數(shù)敏感度較高,傳感器相當(dāng)于發(fā)酵罐的感知神經(jīng)。落實(shí)傳感器校準(zhǔn)、維護(hù)保養(yǎng)與驗(yàn)證整套規(guī)范,貫穿設(shè)備從投入使用到退役的全部階段,減少因測量失真帶來的發(fā)酵異常,保障發(fā)酵工藝穩(wěn)定可控,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可追溯。