Toepassing van platenwarmtewisselaars in biofarmaceutische producten

De biofarmaceutische industrie is een hoogtechnologisch gebied dat biologie, chemie, geneeskunde en techniek combineert en dat zeer strenge eisen stelt aan productieprocessen.productkwaliteit en -veiligheidDe warmtewisseling is een belangrijke eenheid in het productieproces van biofarmaceutische producten, waarbij temperatuurregeling, sterilisatie, concentratie, terugwinning van afvalwarmte en andere verbindingen betrokken zijn.rechtstreeks van invloed zijn op de activiteit van biologische productenPlatenwarmtewisselaars (PHEs), met hun voordelen van een hoge warmteoverdrachtsefficiëntie, compacte structuur, gemakkelijke demontage en reiniging,goede corrosiebestendigheid en nauwkeurige temperatuurregeling, zijn uitgegroeid tot kernwarmtewisselapparatuur in de biofarmaceutische industrie en worden veel gebruikt in microbiële fermentatie, celcultuur, geneesmiddelensynthese, bereiding,sterilisatie en desinfectieIn dit document worden systematisch de basiskarakteristieken van plaatwarmtewisselaars voor de biofarmaceutische industrie uiteengezet.richt zich op toepassingsscenario's in verschillende verbindingen van de biopharmaceutische productie, analyseert de technische vereisten, de conformiteitsnormen en de belangrijkste controlepunten van plaatwarmtewisselaars in de praktijk, bespreekt de gemeenschappelijke problemen en de overeenkomstige oplossingen,en kijkt uit naar de ontwikkelingstrend van plaatwarmtewisselaars in de biofarmaceutische sectorHet totale aantal woorden wordt strikt gecontroleerd binnen 5000, waardoor een uitgebreide en praktische referentie voor relevant engineering en technisch personeel,productiemanagers en onderzoekers in de biofarmaceutische industrie.

De biofarmaceutische industrie is een belangrijke pijler van de wereldwijde medische en gezondheidsindustrie, die voornamelijk onderzoek en ontwikkeling,productie en verkoop van biologische producten zoals vaccinsIn vergelijking met de traditionele farmaceutische industrie is het gebruik van de geneesmiddelen in de geneesmiddelenindustrie in de meeste landen in het verleden aanzienlijk toegenomen.het biopharmaceutisch productieproces heeft de kenmerken van complexiteit, gevoeligheid en strengheid: de bij de productie betrokken biologische werkzame stoffen (zoals eiwitten, antilichamen, vaccins) worden gemakkelijk gedenatureerd,inactivatie of degradatie onder invloed van temperatuur, druk, scheerkracht en andere factoren; het productieproces moet voldoen aan de normen voor goede productiepraktijken (GMP) om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van het product stabiel is,beheersbaar en vrij van verontreinigingDaarom moet de keuze van procesapparatuur in de biofarmaceutische industrie voldoen aan de eisen van hoge efficiëntie, stabiliteit, zuiverheid en naleving.

Warmte-uitwisseling is een onmisbare eenheid in de gehele biofarmaceutische productieketen, van de eerste microbiële fermentatie en celcultuur tot de middelste geneesmiddelensynthese.extractie en zuivering, tot de laatste voorbereidingsbewerking, sterilisatie en desinfectie, en zelfs afvalwaterbehandeling, moeten allemaal een nauwkeurige warmteoverdracht en temperatuurregeling realiseren.Traditionele warmtewisselapparatuur, zoals warmtewisselaars met schelpen en buizen, heeft de nadelen van een laag warmteoverdrachts efficiëntie, grote vloeroppervlakte, moeilijke demontage en reiniging, slechte temperatuurregeling,en makkelijke dode hoeken., die moeilijk voldoen aan de strenge eisen van de biofarmaceutische industrie voor productieomgeving en productkwaliteit.als een nieuw type warmtewisselapparatuur met een hoog rendement, zijn snel gepromoot en toegepast in de biofarmaceutische industrie vanwege hun unieke structurele en prestatievoordelen.

Plaatwarmtewisselaars die in de biofarmaceutische industrie worden gebruikt, zijn speciaal geoptimaliseerd en ontworpen op basis van traditionele industriële plaatwarmtewisselaars.De Commissie is van mening dat de Commissie de nodige maatregelen moet nemen om de bescherming van de biologische activiteit te verbeteren., steriliteitsgarantie, verontreinigingspreventie en nalevingscontrole.maar ook voldoen aan de GMP-vereisten van gemakkelijk schoonmaken, geen dode hoeken en geen kruisbesmetting, waardoor een betrouwbare garantie wordt geboden voor de stabiele productie van hoogwaardige biofarmaceutische producten.Dit artikel richt zich op de toepassing van plaatwarmtewisselaars in de biofarmaceutische industrie, combineert praktische technische ervaring en industriële normen en analyseert de toepassingskenmerken, technische punten en ontwikkelingstrends uitgebreid,om een referentie te geven voor de rationele selectie en wetenschappelijke toepassing van platenwarmtewisselaars op het gebied van biofarmaceutische producten.

Plaatwarmtewisselaars die in de biofarmaceutische industrie worden gebruikt, moeten niet alleen de basisprestaties hebben van gewone plaatwarmtewisselaars,maar ook voldoen aan de bijzondere eisen van het biopharmaceutische productieprocesDe basiskenmerken en de belangrijkste technische eisen zijn als volgt:

De plaatwarmtewisselaar die geschikt is voor de biofarmaceutische industrie bestaat voornamelijk uit golfplaten, pakkingen, drukplaten, klembouten en andere componenten.Het kernconstructieontwerp is gericht op de eisen van reinheid en steriliteit:

In combinatie met de kenmerken van het biopharmaceutische productieprocesde plaatwarmtewisselaar moet voldoen aan de volgende kerntechnische eisen om de stabiliteit en veiligheid van de productie te waarborgen::

Plaatwarmtewisselaars worden veel gebruikt in verschillende belangrijke verbindingen van de biopharmaceutische productie, met inbegrip van microbiële fermentatie, celcultuur, geneesmiddelensynthese, extractie en zuivering,bereiding verwerkingHet is de bedoeling van de Commissie om in het kader van het programma voor onderzoek en technologische ontwikkeling de volgende maatregelen te treffen:de materiaal- en procesparameters van de plaatwarmtewisselaar zijn redelijkerwijs geselecteerd om de stabiliteit van het productieproces en de kwaliteit van het product te waarborgen;.

Microbiële fermentatie is de kern van de biofarmaceutische productie, waarbij micro-organismen (zoals bacteriën, schimmels,actinomyceten) om doelproducten (zoals antibiotica) te produceren.Het gistingsproces vereist een strikte temperatuurcontrole, omdat de groei,de reproductie en de synthese van metabolieten van micro-organismen zijn nauw verbonden met de temperatuurHet optimale temperatuurbereik van de meeste industriële micro-organismen is 25-37°C en de temperatuurschommelingen hebben een directe invloed op de fermentatie-efficiëntie en de opbrengst van het product.Plaatwarmtewisselaars spelen een belangrijke rol bij de temperatuurregeling van het gistingsproces.

In het microbiële fermentatieproces wordt de plaatwarmtewisselaar hoofdzakelijk gebruikt voor het koelen van de fermentatiebouillon.micro-organismen zullen veel metabole warmte genererenAls de temperatuur niet tijdig wordt beheerd, wordt de groei van micro-organismen gehinderd en wordt de opbrengst van het product verminderd.De plaatwarmtewisselaar kan de metabole warmte in de fermentatiebouillon snel wegnemen door de warmtewisseling tussen de fermentatiebouillon en het koelmiddel (zoals koelwater), waarbij de temperatuur van de gistingsbouillon binnen het optimale bereik blijft.

De belangrijkste punten bij het toepassen van plaatwarmtewisselaars bij microbiële fermentatie zijn als volgt: ten eerste wordt het plaatmateriaal geselecteerd op basis van de samenstelling van de fermentatiebouillon.voor fermentatiebouillon met organische zuren en zouten, 316L roestvrij staalplaten worden geselecteerd om corrosie te voorkomen; voor de fermentatiebouillon met een sterke corrosievermogen worden titaniumlegeringsplaten geselecteerd.het ontwerp van het stroomkanaal moet worden geoptimaliseerd om de scheerkracht op de gistingsbouillon te verminderenTen derde moet de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling strikt worden gewaarborgd.en de temperatuurschommelingen binnen ±0 moeten worden gecontroleerd.3°C. Bijvoorbeeld in het penicillinefermentatieproces wordt de plaatwarmtewisselaar gebruikt om de reactietemperatuur binnen een schommelingsbereik van ±0,3°C te regelen, wat de opbrengst met 15% kan verhogen.Ten vierde moet de apparatuur gemakkelijk te reinigen en te steriliseren zijn om kruisbesmetting tussen partijen te voorkomen.

Een biofarmaceutische onderneming die antibiotica produceert, gebruikt een 316L roestvrijstalen plaatwarmtewisselaar in de fermentatieverbinding.en de pakking is gemaakt van EPDM-materiaalDe warmteoverdrachtscoëfficiënt van de apparatuur bereikt 2500-3000 W/ ((m2·°C), waardoor de fermentatiebouillon snel van 37°C tot 30°C kan worden gekoeld, en de temperatuurregeling nauwkeurig is ±0,3°C.Na gebruik van de plaatwarmtewisselaar, wordt de gistingscyclus met 8% verkort, de opbrengst van het product wordt met 10% verhoogd en kan de apparatuur online worden gereinigd en gesteriliseerd,die voldoet aan de GMP-vereisten en de arbeidsintensiteit van de gebruikers vermindert.

Celcultuur is een belangrijke schakel bij de productie van biofarmaceutische producten zoals monoklonale antilichamen, vaccins en recombinant proteïnen.Plantcellen of insectencellen voor de productie van biologische productenHet celcultuurproces heeft hogere eisen aan temperatuurcontrole dan microbiële fermentatie, omdat dierlijke cellen gevoeliger zijn voor temperatuur en de temperatuurschommelingen van ± 0.5°C kan leiden tot celdood of verminderde activiteitPlaatwarmtewisselaars worden veel gebruikt bij de temperatuurcontrole van celcultuurmedium en cultuuromgevingen.

De toepassing van plaatwarmtewisselaars in celcultuur omvat hoofdzakelijk twee aspecten: ten eerste is het voorverhitting van het kweekmedium.het moet worden voorverhit tot de optimale kweektemperatuur (meestal 37°C voor dierlijke cellen) om schade aan de cellen door lage temperatuur te voorkomenDe plaatwarmtewisselaar kan de restwarmte van het systeem of stoom gebruiken om het kweekmedium voor te verwarmen, met een hoge warmteoverdrachtsdoeltreffendheid en een uniforme temperatuurverdeling,ervoor te zorgen dat de temperatuur van het kweekmedium de ingestelde waarde bereiktDe andere is het afkoelen van de celcultuur tank.de door de cellen gegenereerde metabole warmte en de warmte die door het roerapparaat wordt gegenereerd, zullen de temperatuur van het kweekstelsel verhogen. De plaatwarmtewisselaar kan de mantel van de kweekvat of het circulerende kweekmedium afkoelen, waardoor de temperatuur van het kweekstelsel stabiel blijft.

De belangrijkste technische punten bij het aanbrengen van plaatwarmtewisselaars in celcultuur zijn: ten eerste moet het materiaal van de platen en pakkingen niet giftig en irriterend zijn.en voldoet aan de vereisten van celcultuurGewoonlijk worden 316L roestvrij staalplaten en siliconen rubberpakkingen geselecteerd om verontreiniging van het kweekmedium te voorkomen.2°C om de normale groei en stofwisseling van de cellen te verzekerenBijvoorbeeld bij de productie van monoklonale antilichamen wordt de plaatwarmtewisselaar gebruikt om een precieze temperatuurregeling van het kweekmedium te realiseren, met een schommelingsbereik van ± 0,2°C,en de zuiverheid van het product kan 99Ten derde moet de doorstroming van het medium worden gecontroleerd om de scheerkracht te verminderen en schade aan de cellen te voorkomen.de apparatuur moet vóór gebruik strikt worden gesteriliseerd om microbiële besmetting van het celcultuursysteem te voorkomen..

De synthese van geneesmiddelen en de zuivering door extractie zijn belangrijke schakels in de productie van biofarmaceutische producten, waarbij chemische reacties, extractie met oplosmiddelen, scheiding en zuivering van de doelproducten worden verricht.Deze processen vereisen vaak verwarming of koeling om de reactiesnelheid te beheersenPlaatwarmtewisselaars hebben de voordelen van een hoge warmteoverdrachtsprestatie, een nauwkeurige temperatuurregeling en een gemakkelijke reiniging.die zeer geschikt zijn voor deze verbindingen.

In het chemische syntheseproces van biofarmaceutische producten (zoals de synthese van antibiotica, kleine moleculen), zijn de meeste reacties exotherme of endotherme reacties.die een strikte controle van de reactietemperatuur vereisen om de reactiesnelheid te waarborgenPlaatwarmtewisselaars worden gebruikt om warmte voor de synthese reactie te verwijderen of te leveren, waardoor een precieze temperatuurregeling van het reactiesysteem wordt gerealiseerd.

Bijvoorbeeld bij de synthese van cefalosporine-antibiotica is de reactie een exotherme reactie en moet de reactietemperatuur bij 0-5°C worden gecontroleerd.De plaatwarmtewisselaar kan bevroren pekel gebruiken als koelmiddel om de warmte die door de reactie wordt gegenereerd snel weg te nemenDe hoge warmteoverdracht van de plaatwarmtewisselaar zorgt ervoor dat de warmte tijdig wordt verwijderd.het vermijden van bijwerkingen veroorzaakt door overmatige temperatuurBij de synthese van cefalosporine-antibiotica kan een efficiënte koeling door middel van plaatwarmtewisselaars de reactietijd met 30% verkorten.de zuiverheid van het product bereiken van 99Voor endotherme reacties (zoals de synthese van bepaalde enzymen)de plaatwarmtewisselaar kan stoom gebruiken als verwarmingsmedium om de voor de reactie vereiste warmte te leveren, zodat de reactie vlot verloopt.

Extractie en zuivering zijn de belangrijkste verbindingen voor het verkrijgen van biofarmaceutische producten van hoge zuiverheid.Deze processen vereisen vaak verwarming of koeling om de extractie-efficiëntie te verbeterenPlaatwarmtewisselaars worden veel gebruikt in de warmtewisselaars van extractie en zuivering.

Bij het extraheren met oplosmiddel wordt de plaatwarmtewisselaar gebruikt om de temperatuur van het extractiesysteem aan te passen.de temperatuur van het extractiesysteem moet worden gereguleerd op 4-10°C om denaturatie van antilichamen te voorkomenDe plaatwarmtewisselaar kan het extractiesysteem afkoelen tot de ingestelde temperatuur, de extractieefficiëntie verbeteren en de activiteit van de antilichamen waarborgen.In het proces van chromatografische zuivering, moet de mobiele fase worden voorverhit of afgekoeld tot de optimale afscheidingstemperatuur en kan de plaatwarmtewisselaar een nauwkeurige temperatuurregeling van de mobiele fase realiseren,verbetering van het scheidingseffect en de zuiverheid van het product.

Bovendien kan bij het concentratieproces van biofarmaceutische producten (zoals de concentratie van eiwitoplossingen) de plaatwarmtewisselaar worden gebruikt om de oplossing voor te verwarmen,verbetering van de concentratie-efficiëntie van de concentratieapparatuur (zoals vacuümconcentratoren)De concentratie van antilichaamsoplossingen is bijvoorbeeld een zeer belangrijke factor bij de concentratie van antilichaamsoplossingen.de plaatwarmtewisselaar verwarmt de oplossing vooraf tot 40 °C, waardoor de concentratie-efficiëntie met 15% kan worden verbeterd en de restwarmte van de geconcentreerde oplossing wordt teruggewonnen om de grondstofoplossing voor te verwarmen, waardoor het energieverbruik met 20% wordt verminderd.

De verwerking van preparaten is de laatste schakel van de biofarmaceutische productie, waarbij grondstoffen worden verwerkt tot eindproducten zoals injecties, tabletten, capsules en vaccins.Deze link heeft zeer strenge eisen aan steriliteit.In de eerste plaats is het van belang dat de warmte-uitwisselings- en sterilisatieverbindingen van de verwerking van de preparaten worden verbeterd door de aanpassing van de warmte-uitwisselings- en sterilisatieverbindingen van de platen.

Bij de productie van injecties moet de geneesmiddelenoplossing worden gesteriliseerd bij hoge temperatuur en hoge druk om de steriliteit te waarborgen.Plaatwarmtewisselaars kunnen worden gebruikt als een belangrijk onderdeel van het continu sterilisatiesysteemDe geneesmiddelenoplossing wordt verwarmd tot de sterilisatietemperatuur (121°C) via de plaatwarmtewisselaar.tot een bepaalde tijd bewaard, en vervolgens snel afkoeld tot kamertemperatuur, waardoor niet alleen het sterilisatie-effect kan worden verzekerd,maar ook de denaturatie van de biologisch werkzame stoffen in de geneesmiddelenoplossing door langdurige hoge temperatuur te vermijdenBijvoorbeeld bij de productie van injecteerbare antilichamen wordt de plaatwarmtewisselaar gebruikt om continue sterilisatie van de geneesmiddelenoplossing te realiseren.de sterilisatietijd wordt verkort tot 30 minutenIn de productie van vaccins wordt de activiteit van de antilichamen met meer dan 99% gehandhaafd.De plaatwarmtewisselaar wordt gebruikt om het vaccin te koelen van 25°C tot 2-8°C., en het temperatuurschommelingsbereik wordt binnen ±0,3°C gecontroleerd, zodat het vaccin niet mislukt als gevolg van temperatuurschommelingen.

Bij de productie van orale preparaten (zoals tabletten, capsules) wordt de plaatwarmtewisselaar gebruikt om de grondstoffen en korrels te drogen.De hete lucht die door de plaatwarmtewisselaar wordt verwarmd, wordt gebruikt om de korrels te drogen, met een gelijkmatige verwarming en een hoog drogefficiëntie, waardoor het ongelijkmatig drogen van de korrels kan worden vermeden en de kwaliteit van de eindproducten kan worden gewaarborgd.de plaatwarmtewisselaar kan de restwarmte van de gedroogde hete lucht terugwinnen, waardoor het energieverbruik wordt verminderd.

Sterilisatie en desinfectie zijn de belangrijkste schakels om de steriliteit van de biopharmaceutische productie te waarborgen.geneesmiddelenoplossingen en andere aspectenPlaatwarmtewisselaars worden veel gebruikt bij de sterilisatie van vloeistoffen (zoals kweekmedium, geneeskrachtige oplossingen) en de voorverhitting van sterilisatiemedium (zoals stoom).

Bij de sterilisatie van kweekmiddelen en medicinale oplossingen worden plaatwarmtewisselaars vaak gebruikt in combinatie met andere sterilisatieapparatuur om een continu sterilisatiesysteem te vormen.Het continu sterilisatiesysteem heeft de voordelen van een hoge sterilisatie-efficiëntie, een stabiel sterilisatie-effect en een gemakkelijke automatisering, die geschikt is voor grootschalige biopharmaceutische productie. The plate heat exchanger in the system is responsible for heating the culture medium or medicinal solution to the sterilization temperature and cooling it to the required temperature after sterilizationBijvoorbeeld bij de sterilisatie van celcultuurmedia verwarmt de plaatwarmtewisselaar het kweekmedium tot 121°C, houdt het 20 minuten en koelt het vervolgens af tot 37°C.die de steriliteit van het kweekmedium en de activiteit van de voedingsstoffen in het kweekmedium kan waarborgenEen vaccinefabriek gebruikt een titanium legering plaat warmtewisselaar om het ethanol-water mengsel te koelen, dat de temperatuur kan verlagen van 32°C tot 4°C in 10 seconden,en het retentiegehalte van de werkzame bestanddelen hoger is dan 99%, waardoor de jaarlijkse productiecapaciteit met 15% wordt verhoogd.

Bovendien kan de plaatwarmtewisselaar ook worden gebruikt om de stoom die wordt gebruikt voor sterilisatie voor te verwarmen, de temperatuur en druk van de stoom te verbeteren en het sterilisatie-effect te waarborgen.Tegelijkertijd, kan de plaatwarmtewisselaar het gecondenseerde water van de stoom terugwinnen, de restwarmte van het gecondenseerde water hergebruiken en energiebesparing en verbruiksreductie realiseren.een biofarmaceutische onderneming maakt gebruik van een warmtewisselaar met meer stromen om het water van stoomcondensatie (120°C) en van proceswater met lage temperatuur (20°C) in kaskade te benuttenIn het kader van het programma wordt het warmteherstelpercentage verhoogd tot 92% en wordt jaarlijks 800 ton standaardkolen bespaard.

In het biopharmaceutische productieproces ontstaat een grote hoeveelheid afvalwater, dat veel organische stoffen, anorganische zouten, microbiële residuen, geneesmiddelenresiduen en andere stoffen bevat.De behandeling van biofarmaceutisch afvalwater vereist strikte naleving van milieubeschermingsnormenPlatenwarmtewisselaars worden gebruikt voor temperatuurregeling en warmteherstel van afvalwater.verbetering van de efficiëntie van de behandeling en vermindering van het energieverbruik.

Bij de behandeling van afvalwater moet de temperatuur van het afvalwater vaak worden aangepast aan de vereisten van het behandelingsproces.bij de anaërobe behandeling van afvalwater, moet de temperatuur op 35-38°C worden gereguleerd om de activiteit van anaërobe micro-organismen en het behandelingseffect van afvalwater te verbeteren.De plaatwarmtewisselaar kan het afvalwater verwarmen of koelen tot de ingestelde temperatuurBij de behandeling van biofarmaceutisch afvalwater kan de terugwinning van afvalwarmte van de plaatwarmtewisselaar 85% bereiken.Vermindering van het jaarlijkse stoomverbruik met 12Een fabriek voor de bereiding van een multi-stream plaatwarmtewisselaar bespaart jaarlijks meer dan 1 miljoen yuan aan energiekosten.

Bovendien kan de plaatwarmtewisselaar de restwarmte van het behandelde afvalwater terugwinnen, hergebruiken in het productieproces (zoals voorverhitting van grondstoffen, verwarmingswerkplaatsen),het realiseren van de recycling van energie en het verlagen van de productiekosten van de ondernemingBijvoorbeeld de temperatuur van het behandelde biofarmaceutische afvalwater is ongeveer 40-50°C.en de plaatwarmtewisselaar kan de restwarmte van het afvalwater terugwinnen om het bij de productie gebruikte kraanwater voor te verwarmen, waardoor het energieverbruik bij het verwarmen van kraanwater met 30% wordt verminderd.

Hoewel plaatwarmtewisselaars veel voordelen hebben in de biofarmaceutische industrie,Zij worden ook geconfronteerd met enkele problemen in de praktijk vanwege de harde werkomstandigheden (zoals strikte steriliteitsvereisten).In de biofarmaceutische productieprocedure zijn de meest voorkomende problemen en de bijbehorende oplossingen als volgt:

In het biopharmaceutische productieproces bevat het medium (zoals fermentatiebouillon, kweekmedium, medicinale oplossing) vaak eiwitten, peptiden, micro-organismen en andere stoffen,die gemakkelijk aan het oppervlak van de platen en pakkingen van de plaatwarmtewisselaar klevenHet vervuilen zal de warmteoverdracht van de apparatuur verminderen, de stroomweerstand verhogen en zelfs het stroomkanaal blokkeren, waardoor de normale werking van de apparatuur wordt beïnvloed.Bovendien, kunnen de deeltjes in het medium ook een verstopping van het stroomkanaal veroorzaken.

Oplossingen: eerst versterken van de voorbehandeling van het medium. Voordat het medium de plaatwarmtewisselaar binnenkomt, filteren om deeltjes en onzuiverheden in het medium te verwijderen,vermindering van de kans op vervuiling en verstoppingTen tweede, optimaliseren van de operationele parameters. aanpassen van de doorstroming en de temperatuur van het medium om de turbulentie van het medium te verbeteren, verminderen van de hechting van vervuiling,en vermijd dat de temperatuur te hoog is of dat de doorstroming te traag isTen derde, regelmatige reiniging en onderhoud.het CIP-systeem gebruiken om de apparatuur online te reinigenBij ernstige vervuiling kan chemische reiniging worden gebruikt (zoals inzet van 5% verdund stikstofzuur),die 95% van het warmteoverdrachtsysteem binnen 2 uur kan herstellenTen vierde, optimaliseer de plaatstructuur: gebruik een breed stroomkanaalontwerp voor het medium dat deeltjes bevat en gebruik een ondiep gegolfde plaat om de hechting van vervuiling te verminderen.De spiraalvormige structuur kan een centrifugale kracht genereren om de vervuiling te verminderen, en de reinigingscyclus kan worden verlengd tot 18 maanden, waarbij de warmteoverdracht met 25% wordt verhoogd.

Bij het productieproces van biofarmaceutische producten worden verschillende corrosieve media gebruikt, zoals zuren, alkalis, organische oplosmiddelen en zoutenhoudende kweekmiddelen.Als de materiaalkeuze van de plaatwarmtewisselaar niet juist is, zal het leiden tot corrosie van de platen en pakkingen, wat leidt tot lekken van de apparatuur, milieuvervuiling en andere problemen die van invloed zijn op de productieveiligheid en de productkwaliteit.het cultuurmedium dat chloride-ionen bevat, veroorzaakt gemakkelijk pittingcorrosie van gewone roestvrijstalen platenHet sterke zuur- en alkalische medium bij de synthese van geneesmiddelen zal de platen en pakkingen corroderen.

Oplossingen: eerst selecteren de geschikte materialen op basis van de kenmerken van het medium; voor het medium dat organische zuren en zouten bevat, worden 316L roestvrijstalen platen geselecteerd;voor het medium met een sterke corrosieve werking (zoals sterk zuur)Het siliciumcarbide/grafietcomposite heeft een uitstekende corrosiebestendigheid.een warmtegeleidbaarheid tot 300 W/m·K, smeltpunt hoger dan 2700°C en de levensduur van de apparatuur kan 15 jaar overschrijden, waardoor de jaarlijkse onderhoudskosten met 60% worden verlaagd.selecteer materialen met een goede corrosiebestendigheid en hoge temperatuurbestendigheidDe oppervlakte van de platen wordt gepolijst tot een spiegelvormige afwerking en gepassiveerd om een dichte passivatiefilm te vormen.verbetering van de corrosiebestendigheid van de platenTen derde, controleer de samenstelling van het medium, verminder het gehalte aan corrosieve stoffen in het medium (zoals ontzilting van het kweekmedium) om de corrosie van de apparatuur te verminderen.regelmatige inspectie en onderhoudControleer regelmatig de corrosie van de platen en pakkingen en vervang de gecorrosiede onderdelen tijdig om lekken van de apparatuur te voorkomen.

Het biofarmaceutische productieproces heeft zeer strenge eisen aan temperatuurregeling.het zal leiden tot denaturatie van biologische werkzame stoffen, de vermindering van de opbrengst en zuiverheid van het product, en zelfs het falen van het productieproces.De belangrijkste oorzaken van instabiliteit van de temperatuurregeling zijn onstabiele doorstroming van het koel- of verwarmingsmedium, onnauwkeurige temperatuurmeting en onjuiste aanpassing van het besturingssysteem.

Oplossingen: ten eerste de doorstroming van het medium stabiliseren; de in- en uitgang van het koel- of verwarmingsmedium uitrusten met doorstromingskleppen om de doorstroming van het medium in realtime aan te passen;de stabiliteit van de doorstroming te waarborgenTen tweede moet de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting worden verbeterd.en installeer de temperatuursensoren op de belangrijkste posities van de apparatuur om de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting te waarborgenTen derde, optimaliseren van het besturingssysteem, adopteren van een intelligent besturingssysteem, integreren van IoT sensoren en AI algoritmen,realtime-monitorparameters zoals temperatuurgradiënt van de buiswand en vloeistofstroomDoor middel van digitale tweeling technologie om een virtuele warmtewisselaar model te bouwen, de fout vroegtijdige waarschuwing nauwkeurigheid is 98%,en de nauwkeurigheid van de onderhoudsbeslissing meer dan 95% isTen vierde, regelmatige kalibratie van de apparatuur.stroommeters en regelkleppen om de normale werking van de apparatuur en de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling te waarborgen.

Het falen van de steriliteit is een ernstig probleem bij de toepassing van plaatwarmtewisselaars in de biofarmaceutische industrie, wat zal leiden tot vervuiling van het product en het schrappen van partijen.De belangrijkste oorzaken van steriliteitsfalen zijn onvolledige sterilisatie van de apparatuur, lekken van de pakking, dode hoeken van de apparatuur en verontreiniging tijdens het reinigen en onderhouden.

Oplossingen: ten eerste, optimaliseren van het sterilisatieproces. Strikt controleren van de sterilisatie temperatuur, druk en tijd, zorgen dat de apparatuur volledig gesteriliseerd,en het SIP-systeem gebruiken om online sterilisatie van de apparatuur te realiserenTen tweede, selecteer hoogwaardige pakkingen. Gebruik pakkingen die voldoen aan de farmaceutische kwaliteitsnormen.met een goede afdichtingsprestatie en hoge temperatuurbestandheidVoor scenario's met een hoge steriliteit kunnen dubbelbuisplaatconstructiepakkingen worden gebruikt om het lekkagepercentage te verminderen.de uitrustingsstructuur optimaliserenHet stroomkanaal van de apparatuur is zo ontworpen dat het glad is en geen dode hoeken heeft, waardoor het vasthouden en de besmetting van micro-organismen wordt vermeden.de reinigings- en onderhoudswerkzaamheden standaardiseren. Voldoen aan de GMP-vereisten om de apparatuur te reinigen en onderhouden, verontreiniging tijdens het bedrijf te voorkomen,en de reinigings- en onderhoudsrecords in detail op te nemen om traceerbaarheid te realiseren.

Met de voortdurende ontwikkeling van de biofarmaceutische industrie naar een efficiënte, intelligente, groene en koolstofarme industrie,de eisen van het biopharmaceutische productieproces voor platenwarmtewisselaars worden ook voortdurend verbeterdIn combinatie met de ontwikkelingstrend van de industrie en de vooruitgang van de technologie zullen de plaatwarmtewisselaars op het gebied van biofarmaceutische producten zich in de volgende richtingen ontwikkelen:

Met de ontwikkeling van intelligente productie zullen platenwarmtewisselaars worden geïntegreerd met intelligente technologieën zoals het Internet of Things (IoT),big data en kunstmatige intelligentie (AI) om intelligente monitoring te realiserenDe intelligente plaatwarmtewisselaar kan in realtime belangrijke parameters zoals temperatuur, druk,de doorstroming en de mate van vervuiling tijdens de werkingHet centrale besturingssysteem kan de gegevens analyseren en verwerken, automatische aanpassing van parameters realiseren, fouten van apparatuur van tevoren voorspellen,en de exploitanten eraan herinneren om de apparatuur tijdig te onderhoudenBijvoorbeeld, op basis van het neurale netwerk van LSTM kan de voorspelling van het energieverbruik van AI de vloeistofparameters dynamisch aanpassen en de algehele energie-efficiëntie met 18% verhogen.Dit verbetert niet alleen de efficiëntie en stabiliteit van de apparatuur, maar vermindert ook de arbeidsintensiteit van de operators en zorgt voor de stabiliteit van het productieproces.

Het materiaal van plaatwarmtewisselaars zal zich ontwikkelen naar meer corrosiebestendig, niet-toxisch, hoogtemperatuurbestendig en hoogsterke richtingen.nieuwe corrosiebestendige materialen (zoals grafeencomposites), nieuwe legeringen op basis van nikkel) zullen op grote schaal worden gebruikt, die zich kunnen aanpassen aan ruwere corrosieve media en de levensduur van de apparatuur kunnen verlengen.Het onderzoek en de ontwikkeling van composietmaterialen van grafeen/siliciumcarbide zijn in volle gang, waarvan de thermische geleidbaarheid naar verwachting meer dan 300 W/m·K bedraagt en waarvan de temperatuurweerstand wordt verhoogd tot 1500°C,die zich kunnen aanpassen aan extreme werkomstandigheden zoals superkritieke CO2-energieopwekkingAan de andere kant,meer milieuvriendelijke en niet-giftige materialen zullen worden ontwikkeld om te voldoen aan de steeds strengere eisen van de biofarmaceutische industrie op het gebied van productveiligheid en milieubeschermingBijvoorbeeld de ontwikkeling van nieuwe voedsel- en farmaceutische gasketmaterialen kan de veiligheid en betrouwbaarheid van de apparatuur verder verbeteren.vermijding van verontreiniging van het medium door de pakmateriaal.

De structuur van de plaatwarmtewisselaars zal verder worden geoptimaliseerd om beter te kunnen voldoen aan de bijzondere eisen van het biopharmaceutische productieproces.het ontwerp van het stroomkanaal zal verfijnder zijn, waardoor de scheerkracht op het medium wordt verminderd, de biologische activiteit van het product wordt beschermd en tegelijkertijd de warmteoverdracht wordt verbeterd.Het topologische algoritme wordt gebruikt om de buisbundelopstelling te optimaliserenDe 3D-printtechnologie wordt gebruikt om complexe stroomkanalen te maken en de specifieke oppervlakte kan worden verhoogd tot 800 m2/m3.Aan de andere kant, zal het modulaire ontwerp volwassener zijn en kan het aantal platen flexibel worden verhoogd of verlaagd naargelang de productieload, waardoor de aanpassingsvermogen van de apparatuur wordt verbeterd.Het modulaire ontwerp ondersteunt 2-10 modules parallel, aangepast aan de productiecapaciteit van 500L/h-50T/h en de reinigingstijd wordt verkort van 4 uur tot 1 uur.het ontwerp van de apparatuur zal meer in overeenstemming zijn met de GMP-vereisten, met gemakkelijker demontage, reiniging en sterilisatie, en geen dode hoeken, waardoor de steriliteit van het productieproces wordt gewaarborgd.

In het kader van de wereldwijde koolstofneutraliteit zullen de plaatwarmtewisselaars in de biofarmaceutische industrie zich ontwikkelen naar groene en energiebesparende richtingen.de warmteoverdracht van de apparatuur zal verder worden verbeterd, waardoor het energieverbruik wordt verminderd. Zo kunnen bijvoorbeeld de geoptimaliseerde golfplaatstructuur en de nieuwe warmteoverdrachtsmaterialen de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de apparatuur verbeteren,vermindering van het energieverbruik van het warmte-uitwisselingsprocesAan de andere kant zal de technologie voor het terugwinnen van afvalwarmte volwassener zijn.en de plaatwarmtewisselaar wordt gecombineerd met het organische Rankine-cyclus (ORC) -systeem om lage temperatuur afvalwarmte om te zetten in elektrische energie, en de efficiëntie van het systeem kan met 15-20% worden verhoogd.de restwarmte van het afvalwater) volledig kan worden teruggewonnen en hergebruikt, het realiseren van de recycling van energie en het verminderen van de CO2-uitstoot van de onderneming.de ontwikkeling van milieuvriendelijke koelmiddelen (zoals CO2-werkvloeistof) zal het traditionele Freon vervangen, het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen en het realiseren van groene productie.

Plaatwarmtewisselaars zullen nauwer geïntegreerd worden met andere apparatuur in de biofarmaceutische productielijn, waardoor een geïntegreerd productiesysteem wordt gevormd.de plaatwarmtewisselaar is geïntegreerd met de fermentatietank, celcultuurvat, sterilisatieapparatuur en andere apparatuur om de naadloze verbinding van het productieproces te realiseren,Verbetering van de productie-efficiëntie en vermindering van de vloeroppervlakte van de apparatuurTegelijkertijd zal de plaatwarmtewisselaar worden geïntegreerd met het besturingssysteem, het bewakingssysteem en het reinigingssysteem van de productielijn.het realiseren van de geïntegreerde controle en het beheer van het gehele productieproces, waarbij de stabiliteit en controleerbaarheid van het productieproces worden gewaarborgd en aan de eisen van de biofarmaceutische industrie voor een hoge efficiëntie en kwaliteit van de productie wordt voldaan.

Plaatwarmtewisselaars zijn als een zeer efficiënte, compacte en eenvoudig te onderhouden warmtewisselaar een onmisbare kernapparatuur in de biopharmaceutische industrie geworden.en worden veel gebruikt bij microbiële fermentatie, celcultuur, geneesmiddelensynthese, extractie en zuivering, verwerking van preparaten, sterilisatie en desinfectie en afvalwaterzuivering.De unieke structurele en prestatievoordelen kunnen goed voldoen aan de strenge eisen van het biopharmaceutische productieproces voor steriliteit, schoonheid, precieze temperatuurregeling en corrosiebestendigheid, waardoor een betrouwbare garantie wordt geboden voor de stabiele productie van hoogwaardige biofarmaceutische producten.

In de praktijk kunnen plaatwarmtewisselaars worden geconfronteerd met problemen zoals vervuiling en verstopping, corrosie van apparatuur, instabiliteit van de temperatuurregeling en steriliteitsfalen.Door de voorbehandeling van het medium te versterken, het selecteren van geschikte materialen, het optimaliseren van de operationele parameters, het standaardiseren van de reinigings- en onderhoudswerkzaamheden, kunnen deze problemen effectief worden opgelost,het verzekeren van de stabiele werking en lange levensduur van de apparatuurMet de voortdurende ontwikkeling van de biofarmaceutische industrie en de vooruitgang van wetenschap en technologie zullen platenwarmtewisselaars zich ontwikkelen naar intelligentie, materiaalinnovatie,structurele optimalisatie, groene energiebesparing en integratie, en zal een grotere rol spelen in de kwalitatief hoogwaardige ontwikkeling van de biofarmaceutische industrie,De Commissie heeft de Commissie verzocht om een verslag uit te brengen over de resultaten van de onderzoeksprocedure., veilige en groene productie.