大规模生产纯化效率提升知多少？

在商业化大规模生产中，设备的稳定和高效是首要考虑的因素， Bioprocess Modular层析硬系统设计专门应对大规模生产中的层析系统需求，源于?KTA层析系统的统一设计平台。分为1.5inch和2inch两个系统规格，可搭配1000 mm到2000 mm AxiChrom智能层析柱，结合Bioprocess Resin Mixer匀浆罐提供完整高效的层析单元解决方案。

层析工艺的放大，往往会以线速度或者柱内的保留时间进行线性放大，因此稳定精准的泵速是实现工艺转移和放大的重要基础条件。Bioprocess Modular层析系统采用原装进口的Quattraflow隔膜泵，控制精度流速范围为200-5000 L/h和400-12000 L/h，可灵活满足不同直径层析柱以及不同工艺线流速的需求。

在离子交换等层析工艺中常常需要应用梯度洗脱的工艺条件，梯度工艺的转移和放大过程中，不仅需要有稳定精准的泵速需求，也对于双泵的梯度控制同样有较高的要求。Bioprocess Modular系统不仅采用E+H质量流量计对泵速和梯度流速控制进行反馈调节，还可采用电导反馈调节梯度控制。梯度洗脱工艺中大多数都是采用盐梯度洗脱，电导反馈调节可以更精准的对盐梯度工艺进行控制和放大转移。另外，为了进一步保障梯度溶液的混匀效果，加入了静态混合池的设计，提高溶液的混合效果，并且不会额外增加系统管路的死体积。梯度控制精度可达到98%精度范围内。

层析工艺中的UV值是样品纯化洗脱和收峰的主要检测值，影响到样品的纯度和收率，因此紫外传感器是层析系统中的关键部件之一。Bioprocess Modular层析系统的紫外检测器采用与?KTA层析平台统一的UV检测器，采用氙灯冷光源，避免对样品稳定性的影响。并且在206-700 nm波长范围内可任意3波长显示检测，便于对不同样品不同波长的UV吸收值进行检测。同时UV显示最大范围可到6AU，在超出2AU的线性范围内仍可显示变化趋势，在纯化高浓度样品时仍能显示其浓度和纯度的变化趋势，保障层析纯化的高分辨率和样品收率。

Bioprocess Modular层析系统仍采用模块化的设计，可进行灵活的配置选择，以满足不同工艺和应用的层析需求。在大规模商业化生产的下游层析工序中，往往需要搭配大体积的缓冲液罐体使用。而前端的大体积罐罐会带来一定的液体压力，会造成系统泵在低流速的情况下难以稳定控制流速，Bioprocess Modular层析系统可选择自动调节的PCV，可根据前端缓冲罐的压力变化自动调整背压以实现泵速的稳定控制。另外，Bioprocess Modular层析系统也可进行定制设计，例如样品泵的定制，系统进出口管路处的CIP回路设计，DCS自控平台等功能。

大规模生产中的下游层析纯化，面临的另一个主要挑战就是大体积缓冲液的配制。从而导致需要较大体积和较多数量的缓冲罐使用，需要更大的厂房空间以及更多的人力物力进行维护。因此缓冲液的在线配制方案得到了越来越多企业和用户的关注，Bioprocess Modular层析系统可以整合在线稀释 (ILD) 功能，另外Bioprocess的层析平台还可以提供在线配液 (IC) 层析解决方案。

Bioprcoess Modular可整合在线稀释功能，实现浓缩液与注射用水 (WFI) 的在线稀释配比达到目标浓度缓冲液的在线配制并直接进入层析柱实现层析纯化的工艺流程。从而无需缓冲液的中间存储，减少缓冲罐的体积。从而显著减少缓冲液配制的时间，人力和空间需求。

Bioprocess Modular层析系统除了常规的双泵稀释模式，可以定制增加第三台系统泵实现三泵的ILD缓冲液配制，可以实现较复杂ILD工艺需求，例如多组分缓冲液的稀释配制，线性梯度过程中AB溶液的稀释配制等功能。另外在线稀释中溶液配制的精度，主要依赖于浓缩液和注射用水 (WFI) 的流速比例控制，而Bioprocess的高精度流速反馈控制调节，可以达到2%精度范围内，从而保障缓冲液配制的高精度控制。

大规模缓冲液的配制解决方案中，在线稀释技术已经是一个相对成熟的应用方案了，可以满足大部分企业和用户的需求。但是其仍存在同离子效应以及稀释过程中的pH漂移等应用问题。另外一种配液技术，在线配液 (IC) 也得到了相关的关注和应用。

Bioprocess IC系统的设计理念是基于PAT动态反馈技术，使用单一组分的共轭酸碱、盐、水和添加剂等做为单一母液组分。根据缓冲液CPA的不同要求，可以采用不同的反馈控制调节，实现配制目标浓度，pH和电导值的缓冲液配制技术。

由于在线配液技术的设计和控制逻辑较为复杂，在其应用时要关注其反馈控制的精准性，溶液的动态放行以及过程中的风险控制策略。Bioprocess IC系统，每个泵后均配制流量计，并且酸碱/酸碱盐采用不同的控制反馈设计，可采用流量、pH和电导的综合反馈调节机制来确定溶液配制的精确。控制和放行采用双仪表设计，并且采用了双pH放行设置，从而避免盐记忆效应对pH探头的影响。确保溶液合格后才会放行进入层析柱内。另外在配制过程中，如果由于前端压力、空气、母液浓度变化等的影响，导致缓冲液的pH、电导等偏离目标范围，内置的BVF功能会触发保护机制，自动进行排废，待调节回复正常后再次对其放行。

在大规模生产平台建设中，往往核心单元的工艺设备，管罐公用工程会由多家不同的供应商组成，各自的自控平台都是独立的。那么不同自控平台之间的配合，数据采集和管理将会是面临的一个主要问题和挑战。目前采用DCS系统控制上下游管罐公用工程，而核心工艺设备仍采用单机的自控平台，通过OPC进行数据上传的做数据同一管理或同步数据交互，仍是大部分企业的主流自控方案。数据可以实现集中管理的基础上，不会改变核心工艺设备的控制逻辑和操作习惯，对于后期的维护和工艺生产都是更加成熟稳定的方案。

Bioprocess层析系统自动化控制平台，仍采用高效经典的UNICORN软件平台。UNICORN平台可通过OPC通讯协议与SCADA等中控系统进行数据上传，实现数据统一采集管理。另外UNICORN可通过Profibus，Ethernet IP等通讯协议与DCS系统控制的上下游管罐系统进行信号交互和握手协议，实现设备之间的工艺自动化。例如Bio process IC系统就可与上游的母液罐进行信号交互，实现缓冲液的自动请求和工艺之间的自动配合。

随着行业的发展，在生物医药商业化生产阶段，DCS整厂自控平台方案也得到越来越多企业的关注。但是采用DCS整厂自控平台方案，对于自控人员和工艺人员都有较大考验。尤其对于工艺人员的操作和工艺控制具有很大的挑战，并且DCS软件平台需要大量的工作去验证符合工艺的控制流程。基于上述考量，将多年的UNICORN软件控制逻辑移植到DCS系统平台上，提供给企业的层析DCS自控方案，是包含基于工艺的数据库，通过预测试和预验证的方式，实现快速交付和验证的交钥匙方案。已在全球交付多套基于DeltaV DCS的设备方案，具有10+年的项目开发经验。

Bioprocess Modular系统基于经典的?KTA平台设计，可帮助用户快速建立高效稳定的大规模层析纯化平台建设。实现稳定高效的工艺转移和放大生产；

Bioprocess系统整合的在线稀释 (ILD) 和在线配液 (IC) 技术，可以有效的解决大体积缓冲液配制带来的挑战，并通过PAT反馈技术避免配液过程的风险，极大提高配液和层析的效率；

基于经典的UNICORN层析软件平台在满足工艺人员的高效操作基础上，也可以实现和中控系统的数据通讯，实现数据的集中管理；

基于工艺交付的DeltaV DCS自控平台，可以加速项目的成功交付，降低调试及生产运行风险。

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