Sartorius / B. Braun Biotech Biostat UD-30

Braun / Sartorius Biostat UD-30 — stalowy fermentor SIP 30 l z DCU i MFCS/win

Biostat UD-30 jest historycznym, stalowym fermentorem pilotowym B. Braun Biotech International o maksymalnej objętości roboczej 30 l. Dobrze udokumentowany wariant ma około 42 l pojemności całkowitej, średnicę wewnętrzną 28 cm, wysokość części cylindrycznej około 71 cm, trzy sześciopiórowe mieszadła i automatyczną sterylizację in situ.

Dane geometryczne i procesowe UD-30 opisują wariant 30-litrowy; późniejsze instalacje 50- i 72-litrowe mają inne konfiguracje.

Schemat konkretnej 30-litrowej instalacji UD30: DCU, połączenie RS-232 z UBICON, lokalna sieć TCP/IP, osobny system ekspercki, analizatory gazów oraz linie dozowania i próbkowania. Źródło: repozytorium TIB — rozprawa, rys. 3-1 na s. 27 PDF.

Z punktu widzenia cyberbezpieczeństwa UD-30 jest systemem cyber-fizycznym o większej energii i skutkach niż stołowy Biostat MD. Sterylizacja parowa, zawory, filtracja gazów i uszczelnienie wału tworzą dodatkowe funkcje o znaczeniu bezpieczeństwa.

Identyfikacja i granice modelu

Pewne oznaczenia to BIOSTAT UD-30, BIOSTAT UD 30 oraz zapis z nazwą producenta B.

Biostat UD 50 i nieoznaczone 70/72 l w literaturze także są innymi konfiguracjami.

UD był platformą modułową i konfigurowaną. Źródło katalogowe dopuszczało mieszadła Rushtona, marine albo Intermig, napęd górny lub dolny, pojedyncze albo podwójne uszczelnienie mechaniczne i platformę z load cells.

Zbiornik i pojemność

Recenzowane publikacje podają dla UD-30 zbiornik ze stali nierdzewnej o 42 l całkowicie i 30 l maksymalnej objętości roboczej. Wysokość 71 cm i średnica 28 cm dają smukłą geometrię; stosunek średnicy mieszadła do średnicy zbiornika d/D wynosił 0,375 w opisanym stanowisku. Inne źródło podaje 43 l całkowicie i 30 l użytkowo.

W opublikowanych badaniach prowadzono hodowle o objętości 16 l, 24–25 l i 30 l.

Mieszanie i geometria

W dwóch niezależnych publikacjach dobrze opisany UD-30 ma trzy mieszadła, każde z sześcioma łopatkami. Jedno źródło nazywa je stirrers, inne przedstawia typową konfigurację Rushton.

W procesie Pichia pastoris prędkość mieszania była automatycznie zmieniana w zakresie 100–650 rpm w celu utrzymania DO.

Warianty z mieszadłem Intermig lub marine mają inną charakterystykę kLa i mocy niż wariant z Rushtonem.

Uszczelnienie wału i piana

Raport UNIDO z 1992 r. wymienia szkolenie z procesu sterylizacji podwójnego uszczelnienia mechanicznego Biostat UD.

Schemat P&ID oraz dokumentacja konkretnego uszczelnienia są obowiązkowe przed uruchomieniem.

Sterylizacja in situ

Źródło z 1996 r. podaje automatyczną sterylizację in situ zbiornika oraz filtrów wlotowego i wylotowego. Rodzinny układ temperowania jest zamkniętym obiegiem z pompą cyrkulacyjną, wymiennikiem dla wody chłodzącej i pary oraz sterowanymi zaworami chłodzenia. Temperatura pracy sięgała około 90°C, a sterylizacji 100–130°C.

Instrukcja DCU3 podaje dla konfiguracji ED/UD granicę wyjścia regulatora temperatury odpowiadającą około 147°C.

Pomiary procesowe

W szczegółowo opisanej konfiguracji zastosowano sondę tlenu Mettler Toledo model 25, pH Pa/25, pianę B. Braun L300/Rd.28, Pt100 firmy Juchheim oraz inline optical density CT6 Sentex/Monitek przy 850 nm.

DCU prowadziło temperaturę, pH, pO2 i pianę. W procesie Pichia pH utrzymywano przez NH4OH, a DO przez automatyczną zmianę rpm i ręczną zmianę aeracji.

Gazowanie i kaskada DO

W badaniu Pichia aerację ręcznie zmieniano od 0,625 do 3,125 vvm, a mieszanie automatycznie od 100 do 650 rpm.

Sterowanie DO wykorzystuje napęd oraz dopływ powietrza.

DCU: generacje i hardware

Publikacje o UD-30 jednoznacznie wskazują Digital Control Unit i MFCS/win; zwykle nie podają generacji DCU. Instrukcja DCU3 wymienia Biostat UD jako przykład systemu współpracującego z tą platformą. Jest to dowód zgodności rodziny, a nie dowód, że każdy UD-30 ma DCU3.

Wariant z DCU3 ma 32-bitową architekturę VME, software na wymiennej PC Card, pamięć podtrzymywaną bateryjnie, terminal dotykowy, DDC/PID, RS-422/485, RS-232 i opcjonalny Ethernet.

Rozprawa z 1999 r. dokumentuje odmienną, konkretną instalację UD30: polowa stacja DCU komunikuje się z systemem UBICON przez RS-232, natomiast UBICON i osobny komputer systemu eksperckiego pracują w lokalnej sieci TCP/IP. Host UBICON bazował na komputerze przemysłowym Motorola 68030 z magistralą VME.

MFCS/win i warstwa nadrzędna

MFCS/win rejestrował i prezentował parametry fermentacji.

Źródło z 1996 r. przypisuje całej zgłoszonej rodzinie interfejs komputerowy RS-422 i drukarkowy RS-232.

Nośniki, firmware i wersje

W wariancie DCU3 software znajduje się na wymiennej PC Card, a jego wersja jest widoczna w menu Info. 4.6-0504 jest rewizją instrukcji.

Konta, hasła i dostęp

Wariant DCU3 ze standardowym systemem haseł ma domyślne hasło 9, przywracane przez software reset. Hasłem chronione są między innymi PID, parametry interfejsów i manual operation.

Zachowanie po awarii zasilania

DCU3 odróżnia zwykłe wyłączenie od krótkiej awarii zasilania.

Cena i dostępność

UD-30 jest systemem legacy, zwykle występującym jako część istniejącej instalacji albo oferta na zapytanie. Segment P4 wynika z konstrukcji stalowej SIP, DCU, napędu i infrastruktury, a nie z obserwowanej kwoty transakcyjnej.

W koszt odtworzenia wchodzą zawory, uszczelnienie, wymiennik, pary i media, DCU, MFCS, sondy, MFC, napęd, dokumentacja, przegląd ciśnieniowy, kwalifikacja SIP i instalacja.

Konwerter RS-422/Ethernet

Opcjonalnym elementem systemu jest konwerter RS-422/Ethernet.

Wyniki pełnego researchu Sartorius i B. Braun

Model i generacja sterowania

Karta opisuje Sartorius / B. Braun Biotech Biostat UD-30. Udokumentowana skala: 30 L roboczo / 42–43 L całkowicie. Historyczne Biostat B/C/Q/ED/MD/UD występują z różnymi generacjami DCU oraz BioPAT MFCS. Typ DCU, porty i wydanie MFCS zależą od konkretnej konfiguracji i okresu produkcji.

Naczynie lub disposable, control tower, lokalny panel, komputer SCADA i integracja DCS są odrębnymi elementami systemu. Logo B. Braun, Sartorius Stedim albo Sartorius wskazuje okres dokumentacji, lecz nie zastępuje identyfikacji control tower i firmware.

Platformy Sartorius

Biobrain jest współczesną platformą STR Generation 3 i Biostat RM. Oficjalne materiały opisują lokalne wykonywanie receptur, PAT, OPC UA, integrację z systemami nadrzędnymi, wsparcie antywirusowe i zabezpieczony zdalny serwis. Biobrain Supervise agreguje procesy, alarmy i dane z urządzeń połączonych przez OPC UA.

Oficjalny stos technologiczny Biobrain; dotyczy współczesnych STR Generation 3 i RM.

Oficjalny diagram integracji Biobrain z warstwą nadrzędną.

Oficjalny widok platformy Biobrain Supervise.

Dodatkowy materiał ilustracyjny

Źródło: oficjalny materiał producenta lub instrukcja wskazana w podpisie. Biostat B/DCU — historyczny lokalny HMI jako oznaczony kontekst generacyjny.

Źródło: oficjalny materiał producenta lub instrukcja wskazana w podpisie. Biostat B-DCU — oficjalna mapa łączności jako kontekst DCU.

Źródła

• U.S. Customs and Border Protection — decyzja A87793, opis rodziny Biostat UD
• Sartorius BBI Systems — Operators Handbook DCU3, Rev. 4.6-0504
• Applied and Environmental Microbiology / PMC — szczegółowa konfiguracja UD-30 42 l
• Microbial Cell Factories — UD-30, 42 l całkowicie, 30 l roboczo i MFCS/win
• Westfälische Wilhelms-Universität — UD 30, DCU i proces 25 l
• UNIDO — szkolenie z DCU, Micro MFCS i sterylizacji uszczelnienia Biostat UD
• RCAAP — UD-30, 30 l roboczo, 43 l całkowicie i automatyczny SIP
• TIB — rozprawa z dokładnym schematem UD30, DCU, UBICON, RS-232 i TCP/IP