New Brunswick Scientific BioFlo IV

BioFlo IV jest wycofanym fermentorem New Brunswick Scientific z lokalnym sterownikiem mikroprocesorowym i opcjonalnym komputerem nadrzędnym. Zachowane publikacje dokumentują co najmniej dwie wyraźnie odmienne konfiguracje: układ o pojemności roboczej 10 L oraz stalowy zbiornik 20 L stosowany przy objętościach roboczych 10–16 L. W oficjalnym wykazie Eppendorf rodzina ma kod M1214-xxxx, a jako jej następców wskazano BioFlo 120 i BioFlo 320.

Źródło: Aaron Equipment, stock 50045001, egzemplarz BioFlo IV z 2001 r.

Identyfikacja

BioFlo IV nie jest wariantem BioFlo III ani BioFlo 4000. Wspólna nazwa rodziny i częściowa zgodność akcesoriów nie wystarczają do przenoszenia między tymi modelami ustawień portów, protokołów, firmware lub konstrukcji elektroniki. W przypadku IV źródła potwierdzają własny kod rodziny M1214-xxxx i własną kartę produktu historycznego.

Oficjalne zestawienia Eppendorf z 5 lutego i 29 sierpnia 2024 r. oznaczają BioFlo IV jako produkt zakończony. Zakończone są także usługi okresowych przeglądów oraz IQ/OQ dla tej pozycji. To klasyfikuje urządzenie jako sprzęt legacy spotykany w instalacjach zastanych i na rynku wtórnym.

Konfiguracje i skala

Wartości robocze pochodzą z konkretnych procesów, a nie z jednej tabeli katalogowej. Publikacje opisują pracę zbiornika 20 L z 11, 12, 14, 15 i 16 L medium. Osobna praca przedstawia konfigurację o maksymalnej objętości roboczej 10 L, a eksperyment ciągły z BioCommand 2.62 prowadzono przy 7 L. Te dane pokazują rodzinę konfiguracji BioFlo IV, a nie jeden niezmienny zestaw vessel–napęd–sterownik.

Stalowy wariant 20 L jest układem SIP. W opublikowanym procesie sterylizację prowadzono przy 121°C przez 30 minut. Oferta używanego egzemplarza podaje dopuszczalne ciśnienie zbiornika 40 psig, płaszcza 50 psig oraz temperaturę 300°F; są to dane konkretnej tabliczki/oferty i nie stanowią wspólnej specyfikacji każdej rewizji BioFlo IV.

Mieszanie i aeracja

Konfiguracja 10 L miała dwa płaskie, sześciopłatowe mieszadła Rushtona, trzy przegrody i pierścieniowy sparger. Układ mieszania pracował w zakresie 50–1000 rpm z regulacją PID i deklarowaną dokładnością ±1 rpm. Temperatura była regulowana w zakresie 5–85°C z deklarowaną dokładnością ±0,1°C, z użyciem wody przepływającej przez płaszcz.

W procesach wykorzystujących zbiornik 20 L publikowano nastawy 150–1000 rpm, w tym pracę przy 200–315 rpm i 500 rpm. Są to wartości procesu zależne od hodowli. Nie należy traktować ich jako dowodu innego zakresu znamionowego każdej konfiguracji 20 L.

Aeracja odbywa się przez sparger. Udokumentowane procesy używały zarówno przepływu objętościowego, na przykład 2,5 L/min, jak i nastawy względnej 0,45 vvm. Jeden z procesów prowadzono przy nadciśnieniu 0,25 bar. Oznacza to, że przepływ gazu i ciśnienie należały do regulowanych wielkości procesu, ale ich konkretne granice zależały od wyposażenia danego stanowiska.

Pomiary, pompy i pętle regulacji

Źródła techniczne oraz opisy egzemplarzy wymieniają pomiar lub regulację pH, rozpuszczonego tlenu, temperatury, mieszania, przepływu powietrza, ciśnienia, poziomu i piany. Konfiguracja 20 L miała cztery programowalne pompy przypisane do kwasu, zasady, środka przeciwpiennego i pożywki.

W dokumentowanym procesie 20 L sterownik utrzymywał DO przez zmianę mieszania, a rejestrowany zestaw danych obejmował pH, agitation, DO, temperaturę, przepływ powietrza oraz działanie pomp. Taka kaskada łączy zmianę setpointu mieszania z warunkami biologicznymi w zbiorniku; przy analizie logów trzeba więc rozróżnić wartość mierzoną, wartość zadaną i wyjście elementu wykonawczego.

Macierz udokumentowanych konfiguracji procesowych

Poniższe wartości pochodzą z instalacji nazwanych w publikacjach jako BioFlo IV. Macierz rozdziela dane znamionowe stanowiska od nastaw pojedynczej hodowli.

Źródło lub zastosowanie	Vessel / working volume	Mieszanie	Gaz i ciśnienie	Sterowanie i rejestracja
charakterystyka stanowiska 10 L	10 L working maximum	dwa płaskie sześciopłatowe Rushtony; trzy przegrody; 50–1000 rpm	sparger pierścieniowy	PID mieszania; pH, DO i temperatura; zapis w oprogramowaniu NBS
proces opisany w OSTI	20 L / 15 L	dwa Rushtony; 500 rpm	2,5 L/min	pH, DO, temperatura i antyspieniacz
hodowla z Journal of Antibiotics	20 L / 11 L	200–315 rpm	0,45 vvm; 0,25 bar	pH, DO i detekcja piany
proces z patentu US7829321B2	20 L / 12 L	kaskada DO w granicach 150–1000 rpm	rejestrowany airflow	BioCommand 2.0; zapis pH, rpm, DO, temperatury, airflow i pomp
ciągła produkcja celulazy	7 L working	nastawa zależna od strategii procesu	aeracja procesu ciągłego	BioCommand 2.62; zapis co 0,5 min i komputerowo sterowane podawanie substratu

Zakres 50–1000 rpm w pierwszym wierszu jest parametrem opisanego stanowiska. Wartości 500 rpm, 200–315 rpm oraz 150–1000 rpm w następnych wierszach są odpowiednio stałą nastawą, przebiegiem hodowli i ograniczeniem kaskady DO. Ich połączenie w jeden zakres bez zachowania kontekstu prowadziłoby do utraty informacji o trybie regulatora.

Tak samo należy czytać objętości. 20 L oznacza pojemność nominalną stalowego zbiornika, natomiast 11 L, 12 L i 15 L są napełnieniem w konkretnych procesach. 7 L dotyczy eksperymentu z BioCommand 2.62, a 10 L working maximum — osobno scharakteryzowanej konfiguracji laboratoryjnej.

Macierz potwierdza również, że BioCommand nie był jedynie przeglądarką trendów. W instalacjach 2.0 zbierał jednocześnie kilka zmiennych i stanów pomp, a w konfiguracji 2.62 uczestniczył w strategii podawania. Przy zabezpieczaniu stanowiska plik programu procesu i konfiguracja połączenia AFS są więc danymi sterującymi, podczas gdy serie czasowe są zapisem skutków pomiarowych i wykonawczych.

Architektura sterowania

BioFlo IV jest opisywany jako samodzielny system mikroprocesorowy z wbudowanym komputerem i lokalnym, krokowym menu programowania procesu. Pętle korzystają z algorytmu PI. Sterownik prowadzi proces bez stałej zależności od komputera nadrzędnego, natomiast host rozszerza system o programowanie sekwencji i rejestrację danych.

W materiałach dla wersji 20 L pojawia się dziewięć pętli i do trzynastu parametrów. Oprócz torów pomiarowych sterownik obsługuje napęd, pompy, dopływ gazu oraz funkcje związane ze sterylizacją zbiornika. W wariancie z parą zakładową lub grzałkami elektrycznymi sekwencja SIP obejmuje elementy wykonawcze wpływające jednocześnie na temperaturę i ciśnienie.

Ta architektura tworzy dwie odrębne granice:

• lokalny sterownik BioFlo IV wykonuje regulację procesu i steruje wyposażeniem zbiornika;
• komputer z BioCommand jest opcjonalną warstwą nadrzędną do konfiguracji programu oraz gromadzenia danych.

Z punktu widzenia inwentaryzacji nie należy traktować systemu operacyjnego, bazy danych ani kont komputera BioCommand jako firmware samego fermentora. Jednocześnie podłączenie hosta daje mu wpływ na nastawy i program procesu, dlatego powinien być objęty tym samym zakresem kontroli zmian co lokalny panel.

AFS BioCommand

Potwierdzonym oprogramowaniem nadrzędnym jest Eppendorf / New Brunswick BioCommand. Dla BioFlo IV źródła wymieniają dokładnie AFS BioCommand 2.0 oraz 2.62.

W instalacji z BioCommand 2.0 do hosta trafiały pH, agitation, DO, temperatura, przepływ powietrza i stany dozowania. W badaniu z BioCommand 2.62 próbki danych zapisywano co 0,5 min, a komputer realizował strategię sterowanego podawania substratu. Oznacza to możliwość zarówno akwizycji, jak i nadrzędnego programowania procesu.

Wersja aplikacji hosta jest istotna dla odtwarzania stanowiska. BioCommand 2.0 i 2.62 są potwierdzone w publikacjach exact-model, dlatego nie należy zastępować ich automatycznie późniejszym BioCommand Plus lub Batch Control Plus bez walidacji zgodności z konkretnym kontrolerem.

Dane procesowe i bezpieczeństwo zmian

Zapis co 30 sekund pozwala odtworzyć dynamikę kaskady DO, dozowania i regulacji temperatury. Sens techniczny mają zwłaszcza serie czasowe obejmujące równocześnie pomiar, setpoint i wyjście regulatora. Sam wykres pH albo DO bez stanów pomp i mieszania może nie ujawnić przyczyny odchylenia.

Zmiana programu hosta może oddziaływać na kilka torów wykonawczych: prędkość mieszania, podawanie kwasu lub zasady, pożywkę, antyspieniacz oraz gazowanie. W stalowym wariancie SIP osobnym zakresem kontroli jest sekwencja cieplna i ciśnieniowa. Dla zachowanego egzemplarza praktyczne znaczenie ma zatem rozdzielenie:

• programu procesu i setpointów;
• kalibracji pH i DO;
• przypisania czterech pomp;
• granic mieszania i aeracji;
• sekwencji SIP oraz konfiguracji ciśnienia;
• ustawień połączenia z hostem AFS.

Takie rozdzielenie pozwala porównać zmianę receptury z rekonfiguracją sprzętu. W BioFlo IV ten sam efekt procesowy może wynikać z działania lokalnej pętli PI, polecenia warstwy nadrzędnej albo zmiany kalibracji toru pomiarowego.

Sterylizacja SIP i granica ciśnieniowa

Stalowa konfiguracja 20 L była oferowana z SIP zasilanym parą zakładową lub realizowanym przez grzałki elektryczne. Udokumentowany proces stosował 121°C przez 30 minut. Nadzór nad temperaturą i ciśnieniem w tej fazie jest funkcją technologiczną, ale ma również znaczenie dla integralności zbiornika, płaszcza, filtrów i drogi gazowej.

Źródło: Aaron Equipment, stock 50045001, detal zbiornika egzemplarza z 2001 r.

Oferta exact-model podaje dla jednego egzemplarza 40 psig po stronie vessel, 50 psig po stronie jacket i 300°F. Te wartości są użyteczne przy identyfikacji tej jednostki, lecz wymagają porównania z jej tabliczką. Publikowany proces 0,25 bar jest natomiast nastawą roboczą hodowli, a nie dopuszczalnym ciśnieniem konstrukcyjnym.

Rynek wtórny

Surplus Record zachowuje sprzedany BioFlo IV z ceną 3000 USD. Zarchiwizowana oferta sprawnego systemu 20 L podawała 12500 USD. Są to dwa punkty rynku wtórnego exact-model, nie cena nowego systemu.

DMC Industries opisuje egzemplarz z 1997 r.: 20 L, cztery pompy, SIP, wbudowany mikrokomputer, dziewięć pętli i do trzynastu parametrów. Oferta oznaczała urządzenie jako niesprawne i sprzedane. Aaron Equipment identyfikuje egzemplarz z 2001 r., numer seryjny 690549102, ze stalowym zbiornikiem 20 L, napędem, kontrolą temperatury, poziomu i piany.

Egzemplarz	Rok	Konfiguracja potwierdzona ofertą	Dane fizyczne lub elektryczne	Stan i cena
DMC Industries, pozycja 2845	1997	20 L, cztery pompy, SIP, wbudowany mikrokomputer, 9 pętli i do 13 parametrów	około 30 × 31 × 38 cali; 300 lb	niesprawny, sprzedany, bez zachowanej ceny
Aaron Equipment, stock 50045001, serial 690549102	2001	stalowy vessel 20 L, motor drive, temperature, level i foam control	fotografia kompletnej konsoli i osobny kadr zbiornika	oferta exact-model bez publicznej ceny
Surplus Record, listing 723171		BioFlo IV z ciśnieniowym vessel i płaszczem	200–208 V, 1 faza, 15 A; vessel 40 psig; jacket 50 psig; 300°F	sprzedany za 3000 USD

Dane 40 i 50 psig nie są ciśnieniem hodowli: opisują odpowiednio granicę podaną dla zbiornika i płaszcza konkretnej sztuki. Podobnie 300°F jest parametrem oferty urządzenia, a nie temperaturą procesu biologicznego. Dla porównania opublikowany proces prowadzono przy nadciśnieniu 0,25 bar, a sterylizację innego stanowiska dokumentuje cykl 121°C przez 30 minut.

Wymiary i masa DMC dotyczą kompletności pokazanej w tej ofercie. Są użyteczne do rozpoznania klasy cabinetu i planowania transportu, ale nie opisują samego pustego vessel. Dane Aaron Equipment wiążą natomiast rocznik, numer seryjny i widoczne wyposażenie z jednym konkretnym zestawem.

Rozrzut 3000–12500 USD wynika co najmniej ze stanu, kompletności i daty oferty. Przy porównaniu egzemplarzy trzeba oddzielnie wycenić zbiornik, napęd, sondy, pompy, armaturę SIP, komputer oraz licencję i nośniki BioCommand.

Wyniki pełnego researchu Eppendorf i New Brunswick

Model i platforma

Karta opisuje New Brunswick Scientific BioFlo IV. Udokumentowana skala: 10 L working albo stalowy zbiornik 20 L pracujący przy 10–16 L. Starsze linie New Brunswick korzystały z lokalnego sterowania oraz platformy BioCommand. Oficjalne materiały BioCommand pokazują workspace batch, trendy, logikę programu i kreator receptur.

Naczynie procesowe, control station, komputer z oprogramowaniem oraz integracja nadrzędna są osobnymi warstwami. Przejęcie marki New Brunswick przez Eppendorf nie zmieniło automatycznie elektroniki ani oprogramowania historycznych BioFlo.

Udokumentowane oprogramowanie

DASware control 6 jest oferowany jako SCADA dla DASbox i DASGIP. DASware connect przedstawia integrację systemu bioprocesowego z klientem zewnętrznym przez OPC. BioCommand pozostaje odrębną platformą właściwą dla wielu starszych urządzeń New Brunswick.

Oficjalny ekran logowania DASware control 6; nie jest lokalnym HMI historycznego New Brunswick.

Oficjalny Process View i trendy DASware control 6.

Oficjalny diagram warstwy integracyjnej DASware connect.

Dodatkowy materiał ilustracyjny

Źródło: oficjalny materiał producenta lub instrukcja wskazana w podpisie. BioCommand — oficjalny widok trendów.

Źródło: oficjalny materiał producenta lub instrukcja wskazana w podpisie. BioCommand — oficjalny kreator receptury.

Źródła

• Eppendorf Japan — lista produktów wycofanych, sierpień 2024 — kod M1214-xxxx, zakończenie obsługi, przeglądów i IQ/OQ oraz następcy BioFlo 120/320.
• Eppendorf Japan — lista produktów wycofanych, luty 2024 — niezależna wcześniejsza rewizja tej samej pozycji EOL.
• Universidad de La Rioja — charakterystyka stanowiska BioFlo IV 10 L — pojemność, dwa Rushtony, przegrody, sparger, rpm, temperatura, pH, DO i sterowanie.
• ScienceDirect — fermentacja w BioFlo IV 10 L — exact-model, dwa sześciopłatowe Rushtony i trzy przegrody.
• OSTI — proces w BioFlo IV 20 L — 15 L working, pH, DO, temperatura, antyspieniacz, dwa Rushtony, 500 rpm i aeracja 2,5 L/min.
• Journal of Antibiotics — BioFlo IV 20 L — 11 L working, pH, DO, agitation, ciśnienie, airflow i piana.
• WO2001074862A2 — BioFlo IV i AFS BioCommand 2.0 — stalowy system 20 L i oprogramowanie nadrzędne.
• US7829321B2 — zapis procesu BioFlo IV — 20 L/12 L, BioCommand 2.0 oraz zestaw rejestrowanych parametrów.
• US20050226859A1 — sterylizacja procesu BioFlo IV — exact-model i udokumentowany cykl 121°C przez 30 minut.
• Efficient cellulase production — BioFlo IV z BioCommand 2.62 — 7 L working, strategia podawania i interwał danych 0,5 min.
• DMC Industries — BioFlo IV 20 L — egzemplarz z 1997 r., pompy, SIP, pętle i wymiary.
• Aaron Equipment — BioFlo IV stock 50045001 — egzemplarz 20 L z 2001 r. i dwa zdjęcia.
• Surplus Record — sprzedany BioFlo IV — cena 3000 USD i dane ciśnieniowo-temperaturowe egzemplarza.
• Trout Underground — historyczna oferta BioFlo IV 20 L — cena 12500 USD za sprawny zestaw.