某制藥廠發(fā)酵罐：聯(lián)測防爆雷達(dá)液位計(jì)滿足SIP/CIP清洗要求

一、開篇引入

在生物制藥的發(fā)酵工藝中，液位測量從來不是一件簡單的儀表選型任務(wù)。發(fā)酵罐內(nèi)部攪拌劇烈、泡沫涌動(dòng)、介質(zhì)黏稠且?guī)в猩锘钚裕摅w還需要頻繁執(zhí)行SIP在線滅菌和CIP在線清洗，高溫蒸汽與酸堿清洗液交替沖刷，對(duì)接觸介質(zhì)的儀表材質(zhì)和結(jié)構(gòu)提出了苛刻要求。傳統(tǒng)液位測量方案在這一場景下往往暴露出掛料、腐蝕、高溫失效、清洗后偏移等問題，直接影響發(fā)酵批次的一致性和無菌保障水平。聯(lián)測針對(duì)制藥發(fā)酵罐的復(fù)雜工況，推出了以80G防爆雷達(dá)液位計(jì)為核心的非接觸式測量方案，在本案例中成功滿足了某制藥廠發(fā)酵罐的SIP/CIP清洗要求，為同類項(xiàng)目提供了可落地的應(yīng)用參考。

二、項(xiàng)目背景與工況需求

該項(xiàng)目服務(wù)于制藥行業(yè)發(fā)酵工藝環(huán)節(jié)，發(fā)酵罐作為生物反應(yīng)的核心容器，其液位監(jiān)測直接關(guān)系到培養(yǎng)基投加、補(bǔ)料控制、出料判斷以及滅菌清洗流程的自動(dòng)化聯(lián)鎖。項(xiàng)目方在設(shè)備選型階段重點(diǎn)關(guān)注儀表在高溫滅菌、酸堿清洗和復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下的長期穩(wěn)定性。

• 項(xiàng)目/應(yīng)用場景：制藥廠發(fā)酵罐液位監(jiān)測，涵蓋發(fā)酵培養(yǎng)階段及SIP/CIP在線清洗滅菌階段
• 被測對(duì)象/監(jiān)測目標(biāo)：發(fā)酵罐內(nèi)液體介質(zhì)液位，包括發(fā)酵液、清洗水、酸堿清洗液及滅菌冷凝液
• 工況條件：罐體帶攪拌裝置，介質(zhì)存在泡沫和輕微掛料；SIP滅菌以濕熱蒸汽進(jìn)行，溫度可達(dá)121℃及以上；CIP清洗涉及熱水、堿液和酸液交替循環(huán)；罐區(qū)環(huán)境存在一定易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)
• 核心需求/痛點(diǎn)：傳統(tǒng)液位計(jì)在CIP堿液沖洗后易出現(xiàn)天線腐蝕或結(jié)垢；高溫蒸汽滅菌時(shí)儀表易超溫漂移；機(jī)械式或接觸式儀表掛料后測量失準(zhǔn)；發(fā)酵罐區(qū)防爆要求不容妥協(xié)
• 解決方案目標(biāo)：選用防爆等級(jí)滿足要求、耐溫覆蓋SIP工況、天線材質(zhì)耐受CIP酸堿清洗的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵全流程液位穩(wěn)定監(jiān)測，避免因清洗滅菌導(dǎo)致測量失效

三、聯(lián)測產(chǎn)品解決方案與配置

3.1 解決方案概述

聯(lián)測針對(duì)發(fā)酵罐SIP/CIP工況提供的解決方案，核心采用80G防爆型雷達(dá)物位計(jì)，通過非接觸式測量原理避免介質(zhì)掛料和清洗液沖刷對(duì)檢測元件的直接侵蝕。聯(lián)測該方案的關(guān)鍵在于天線材質(zhì)與過程連接耐腐蝕設(shè)計(jì)，配合耐高溫選型，使其在一次安裝后即可覆蓋發(fā)酵、清洗、滅菌多階段工況。安裝方式上，該雷達(dá)液位計(jì)通過法蘭連接于罐頂，天線伸入罐內(nèi)但不接觸介質(zhì)，在攪拌和蒸汽環(huán)境中保持信號(hào)穩(wěn)定，輸出信號(hào)接入現(xiàn)場控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液位聯(lián)鎖。

3.2 核心產(chǎn)品參數(shù)與選型配置

針對(duì)發(fā)酵罐的防爆要求及SIP/CIP耐溫耐腐蝕要求，聯(lián)測選用80G防爆型雷達(dá)物位計(jì)進(jìn)行配置。

• 使用型號(hào)：聯(lián)測80G防爆型雷達(dá)物位計(jì)
• 防爆標(biāo)志：Ex db IIC T6 Gb，Ex tb IIIC T85℃ Db
• 測量介質(zhì)：液體
• 輸出及供電電源：二線制4-20mA+HART
• 過程連接：HG/T20592 PN16 DN80法蘭
• 天線及過程連接材質(zhì)：聚四氟乙烯PTFE，316L不銹鋼
• 耐熱溫度：-40-150℃
• 電氣接口、外殼材質(zhì)及防護(hù)等級(jí)：M20×1.5纜塞，鋁合金外殼，IP67

選型適配說明：該配置中，PTFE材質(zhì)天線的耐酸堿特性使其在CIP堿液和酸液交替清洗環(huán)境中保持表面不被腐蝕，316L不銹鋼過程連接材質(zhì)兼顧了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和衛(wèi)生級(jí)應(yīng)用的適配性。耐熱溫度覆蓋至150℃，從容應(yīng)對(duì)SIP蒸汽滅菌階段的121℃以上高溫沖擊。防爆等級(jí)Ex db IIC T6 Gb滿足制藥罐區(qū)的防爆安全要求，二線制4-20mA+HART輸出便于接入發(fā)酵車間現(xiàn)有控制系統(tǒng)，減少布線改造成本。

四、應(yīng)用效果與價(jià)值分析

4.1 應(yīng)用效果分析

• 效果點(diǎn)一：解決SIP高溫滅菌階段液位儀表超溫失效問題 實(shí)現(xiàn)方式：聯(lián)測防爆雷達(dá)液位計(jì)選用耐熱-40-150℃的配置，通過非接觸式測量結(jié)構(gòu)避開蒸汽對(duì)傳感器元件的直接熱沖擊 實(shí)際成效：在SIP滅菌周期內(nèi)儀表保持穩(wěn)定工作，無需停機(jī)隔離或拆裝儀表，發(fā)酵罐滅菌流程的連續(xù)性和自動(dòng)化程度得到保障
• 效果點(diǎn)二：降低CIP清洗酸堿交替環(huán)境對(duì)儀表的腐蝕損害 實(shí)現(xiàn)方式：聯(lián)測采用PTFE天線和316L不銹鋼過程連接材質(zhì)，利用PTFE的化學(xué)惰性耐受堿液、酸液及清洗劑的反復(fù)沖刷 實(shí)際成效：長期運(yùn)行中天線和接液部件未出現(xiàn)明顯腐蝕或結(jié)垢現(xiàn)象，儀表維護(hù)頻次和替換成本得到控制，測量精度在清洗后保持一致
• 效果點(diǎn)三：避免發(fā)酵液泡沫和掛料對(duì)液位信號(hào)的干擾 實(shí)現(xiàn)方式：聯(lián)測80G高頻雷達(dá)波束集中，配合非接觸式安裝方式，天線不接觸發(fā)酵液面，攪拌起泡和黏稠掛料不附著于檢測部件 實(shí)際成效：發(fā)酵培養(yǎng)全過程中液位信號(hào)未出現(xiàn)因掛料導(dǎo)致的漂移或跳變，為補(bǔ)料和出料判斷提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

4.2 客戶價(jià)值總結(jié)

通過聯(lián)測防爆雷達(dá)液位計(jì)在發(fā)酵罐上的應(yīng)用，該項(xiàng)目在滿足防爆安全規(guī)范的前提下，解決了制約發(fā)酵車間自動(dòng)化運(yùn)行的液位測量穩(wěn)定性問題。儀表在高溫蒸汽滅菌和酸堿清洗的交替工況下保持長期可靠，減少了因測量失效引起的批次中斷和人工干預(yù)。對(duì)于制藥企業(yè)而言，聯(lián)測方案的意義不僅在于單點(diǎn)液位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，更在于其支撐了發(fā)酵工藝從培養(yǎng)到清洗滅菌的全流程連續(xù)運(yùn)行，為無菌保障和批次追溯提供了穩(wěn)定可靠的過程參數(shù)。

五、案例經(jīng)驗(yàn)與借鑒意義

• 重視SIP/CIP工況下的接液材質(zhì)選擇：制藥發(fā)酵場景中，雷達(dá)液位計(jì)天線的化學(xué)耐受性直接決定儀表壽命和清洗后測量表現(xiàn)，選用PTFE類耐酸堿材質(zhì)是應(yīng)對(duì)CIP清洗的基礎(chǔ)條件
• 耐溫等級(jí)需覆蓋滅菌峰值：選型時(shí)應(yīng)以SIP滅菌最高溫度作為耐溫判斷依據(jù)，而非僅參考發(fā)酵培養(yǎng)溫度，避免儀表在滅菌階段出現(xiàn)隱性損傷
• 防爆與衛(wèi)生要求需同步評(píng)估：發(fā)酵車間往往同時(shí)存在防爆分區(qū)和清潔生產(chǎn)要求，取防爆認(rèn)證與耐腐蝕、易清潔特性于一體的配置，可減少多表并用帶來的管理負(fù)擔(dān)和安裝復(fù)雜性

六、案例總結(jié)與獲取支持

本案例展示了聯(lián)測80G防爆雷達(dá)液位計(jì)在制藥發(fā)酵罐SIP/CIP工況下的適配價(jià)值。

• 核心工況：發(fā)酵罐液位監(jiān)測，面臨高溫滅菌、酸堿清洗、攪拌泡沫等多重挑戰(zhàn)
• 核心配置：聯(lián)測防爆雷達(dá)液位計(jì)，PTFE+316L材質(zhì)，耐溫-40-150℃，法蘭連接，4-20mA+HART輸出
• 核心價(jià)值：全流程覆蓋發(fā)酵與清洗滅菌階段，減少儀表維護(hù)頻次，提升自動(dòng)化運(yùn)行的連續(xù)性

如需獲取該類型工況下更詳細(xì)的選型配置建議或了解聯(lián)測雷達(dá)液位計(jì)在制藥行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用資料，可與聯(lián)測技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)系，結(jié)合具體罐體參數(shù)和工藝條件做進(jìn)一步方案確認(rèn)。