Laboratuvardan üretim ölçeğine ortak kontrol mimarisi

Talamus, Pikolab Mühendislik tarafından geliştirilen biyoteknolojik üretim platformudur. TLM serisi sistemler 10 L ile 30.000 L çalışma hacmi aralığında yapılandırılır. Pilot ve üretim sistemlerinde otomatik yerinde sterilizasyon (SIP), faz tabanlı kontrol ve zaman damgalı proses kaydı proje kapsamına göre sunulur.

Talamus TLM500 pilot biyoreaktörünün önden görünümü: kontrol panosu, pompa kutusu, ceketli paslanmaz çelik vessel ve şase
TLM500 pilot biyoreaktörü, 500 L çalışma hacmi

Ölçek aralığı ve ölçek büyütme

Ölçek büyüdükçe oksijen transferi, karışma süresi, ısı uzaklaştırma ve CO₂ birikimi değişir. Yazılım mimarisi ve veri yapısı ölçekler arasında ortaktır; farklı ölçeklerdeki proses verileri aynı yapıda karşılaştırılabilir. Kap geometrisi, karıştırıcı ve gaz dağıtıcı (sparger) tasarımı, ısı transfer alanı, gaz kapasitesi ve tesis bağlantıları her ölçek için yeniden boyutlandırılır. Kontrol parametreleri de her ölçek için yeniden belirlenir.

Siluetler ölçek karşılaştırması içindir; gerçek boyutlar ve H/D oranı projeye göre belirlenir.
500 L, Pilot ölçek sistemler

TLM500

Sistemi inceleyin

Steril işletim için tasarlanan pilot sistemlerde yerinde sterilizasyon (SIP), soğuma ve kültivasyon fazları otomatik yürütülür. Sistemleri endüstriyel sınıf enstrümantasyonla birlikte ortak şase (skid) üzerinde teslim ediyoruz.

  • TLM12020 L aşı reaktörü + 100 L pilot reaktör
  • TLM500500 L çalışma hacmi (600 L toplam)

Ölçek büyütme ölçütü

Ölçek büyütme stratejisi, organizmanın oksijen talebi ve kesme hassasiyeti esas alınarak belirlenir. Bu değerlendirmede hacimsel oksijen transfer katsayısı (kLa), birim hacim başına güç (P/V), uç hızı, karışma süresi, CO₂ uzaklaştırma ve ısı yükü birlikte ele alınır. Geometrik benzerlikte bu ölçütler aynı anda sabit tutulamaz; örneğin P/V sabit tutulduğunda uç hızı ve karışma süresi ölçekle artar. Üretim reaktörünün karıştırıcı, gaz dağıtıcı ve ceket tasarımı pilot verileriyle boyutlandırılır.

TLM500 pilot biyoreaktörü

TLM500, ceketli ve karıştırıcılı pilot ve ön üretim reaktörüdür. Tesis buharı, soğutma suyu ve basınçlı hava hatlarına bağlanır. Sterilizasyon, soğuma ve kültivasyon fazları kontrol ünitesinden seçilir; filtre hatları dahil yerinde sterilizasyon (SIP), vakum korumalı soğuma ve kültivasyon kontrolü otomatik yürütülür.

Çalışma hacmi
500 L (600 L toplam)
Otomatik fazlar
SIP, soğuma, kültivasyon
Ürüne temas eden malzeme
AISI 316L
  • Ceket üzerinden kapalı çevrim sıcaklık kontrolü (ısıtma ve soğutma)
  • Mekanik karıştırıcı (tipi ve kat sayısı prosese göre seçilir)
  • Kütle akış kontrollü havalandırma; çözünmüş oksijene (DO) bağlı kademeli (kaskat) hava ve karıştırma kontrolü
  • Asit ve baz için peristaltik dozaj; köpük için eşik tabanlı köpük kırıcı dozajı
  • Bakım erişimi için kapak kaldırma düzeneği; yerinde temizlik (CIP) donanımı

Pnömatik headplate kaldırma

TLM500’de headplate, karıştırıcı tahriki ve üzerindeki ekipmanla birlikte, gövdenin iki yanındaki pnömatik silindirlerle kaldırılır ve indirilir. Vinç ya da ayrı bir kaldırma aparatı gerekmez; temizlik sonrası kontrol ve karıştırıcı bakımı için kabın içine doğrudan erişilir. Bu düzen Talamus pilot sistemlerine özgüdür.

TLM500 pnömatik headplate kaldırma, önden görünüşMafsallı cıvatalar açılır, gövdenin iki yanındaki pnömatik silindirlerin piston kolları uzar ve headplate karıştırıcı tahriki ve miliyle birlikte yükselir; ardından iner ve cıvatalar kapanır.TahrikHeadplatePnömatiksilindirVessel
Headplate kapalı ve cıvatalı
00Talamus
0:00 / 3:22

Faz tabanlı proses kontrolü

Pilot ve üretim sistemlerinde Talamus kontrol ünitesi endüstriyel PLC üzerinde çalışır ve PID tabanlı döngüler kullanır. Her proses fazı için vana konumları, aktif döngüler, izin koşulları ve alarm eşikleri tanımlıdır; operatör vanaları tek tek konumlandırmaz.

Optik DO sensörü; kütle akış kontrollü hava beslemesi ve karıştırıcı hızıyla yapılandırılabilir kademeli (kaskat) kontrol.

Sensörlerden kontrolöre ve aktüatörlere kontrol döngüleriÖlçümKontrolAktüatörpHÇözünmüş O₂SıcaklıkSeviyeBasınçKöpükPLC / PIDfaz ve alarmveri kaydıIsıtma / soğutmaAsit / baz pompasıHava (kütle akış)KarıştırıcıKöpük kırıcıProses vanaları
TtŞematik gösterim; ayar değerleri proje dokümanında tanımlanır.

Ceket ısıtması için tesis buharı, ürünle temas eden yerinde sterilizasyon (SIP) devresi için ise proses gereksinimine uygun kalitede buhar kullanılır. Buhar dağılımı, kondens tahliyesi, sıcaklık ölçüm noktaları, tutma süresi ve gerekli izolasyon veya koruma düzenekleri proje kapsamında tanımlanır. SIP koşulları ekipman ve sensör limitleri içinde yönetilir.

  • Kap ile giriş ve çıkış gazı filtre hatları dahil SIP
  • Kontrol ünitesinden başlatılan otomatik SIP çevrimi
  • Örnekleme ve besleme hatlarında sterilitenin korunması

Ölçüm güvenilirliği

Kontrol döngüleri sensör ölçümlerine dayanır; sensör sürüklenmesi (drift) doğrudan kontrol hatasına yol açar. Optik DO sensöründe sensör başlığının yaşlanması veya pH elektrodunda referans diyaframının kirlenmesi, ayar değerinde görünen bir prosesin gerçekte bu değerden sapmasına neden olabilir.

Ölçüm zinciri ve PAT seçenekleri

Standart pH, DO, sıcaklık, seviye ve basınç ölçümüne ek olarak proses analitik teknolojisi (PAT) kapsamında hat içi (in-line) biyokütle/optik yoğunluk, viskozite, köpük, çıkış gazı analizi ve çözünmüş CO₂ ölçümü eklenebilir. Bu enstrümanları 2011’den bu yana gıda, kimya ve biyoteknoloji tesislerinde kuruyor ve kalibre ediyoruz. Talamus sistemlerindeki ölçüm zincirini de aynı ekiple devreye alıyor ve rekalibre ediyoruz.

Kestirimci bakım ve karar desteği

QorSense, Pikolab Arge tarafından geliştirilen sensör ve proses analitiği yazılımıdır. Yazılımı Talamus sistemlerine entegre etmeye başladık. QorSense, ham sensör sinyalindeki sürüklenmeyi ve gürültüyü izleyerek sensör durum göstergeleri üretir. Bu göstergeler bakım ve kalibrasyon önceliklerinin belirlenmesine ve operatör kararlarının proses verisiyle desteklenmesine yardımcı olur. Sinyal işleme çekirdeği için patent başvurusu yapılmıştır.

Ham sensör sinyali
QorSenseSinyal analizi
Sensör durumu
%87
Kalan faydalı ömür
142 gün
Sürüklenme hızı
−%0,02/gün
Sinyal kalitesi
24,3 dB
Şematik gösterim; gösterge değerleri örnektir.

Yerel veri saklama seçeneği

Tanımlanan proses değişkenleri kontrol ünitesinde zaman damgasıyla kaydedilir, harici depolama birimine yedeklenebilir ve USB bellek veya Ethernet üzerinden dışa aktarılır. QorSense tesis içinde, bulut bağlantısı olmadan çalışabilir. Uzaktan erişim, yedekleme veya servis bağlantısı gerekiyorsa kapsamını projede ayrıca tanımlıyoruz.

Proje süreci

  1. 01

    İhtiyaç analizi

    Organizma, ürün, hedef üretim miktarı, parti süresi ve tesis altyapısını (buhar, basınçlı hava, soğutma suyu, su, elektrik, yerleşim) sizinle birlikte tanımlıyoruz.

    Çıktı Kullanıcı gereksinimleri şartnamesi (URS)

  2. 02

    Proses tasarımı ve P&ID

    Aşı kademelerini (seed train), reaktör hacmini, ısı transferini, gaz beslemeyi ve karıştırmayı boyutlandırıyor, Borulama ve Enstrümantasyon Diyagramını (P&ID) hazırlıyoruz. Fazları, kontrol döngülerini, izin koşullarını (permissive), güvenlik kilitlerini (interlock) ve alarm yaklaşımını Kontrol Felsefesi dokümanında tanımlıyoruz.

    Çıktı P&ID, yerleşim, enstrüman listesi, Kontrol Felsefesi

  3. 03

    İmalat

    Ürüne temas eden yüzeyler sertifikalı AISI 316L’den üretilir. Kap ve ceket için tasarım basıncını, test yöntemini ve kabul ölçütlerini ilgili proje standardına göre dokümante ediyoruz. Pano, yazılım ve enstrümantasyonu imalatla paralel hazırlıyoruz.

    Çıktı Malzeme sertifikaları ve test kayıtları

  4. 04

    Fabrika Kabul Testi (FAT)

    Sistemi teslimattan önce atölyede çalıştırıp vana sıralarını, faz geçişlerini, alarmları ve sensör okumalarını kontrol ediyoruz. Kapsam, kabul ölçütleri ve müşteri katılımı sözleşmede tanımlanır.

  5. 05

    Kurulum ve Saha Kabul Testi (SAT)

    Tesis bağlantılarını yapıyor ve sensörleri kalibre ediyoruz. Saha Kabul Testi (SAT) kapsamında tesis bağlantılarını, giriş/çıkışları (I/O), fazları ve alarmları kontrol ediyor, su denemeleri yapıyoruz. Kalifikasyon gerekiyorsa tasarım, kurulum ve işletim kalifikasyonu (DQ/IQ/OQ) dokümanlarını ayrıca tanımlıyoruz.

  6. 06

    Eğitim

    Eğitim içeriğini operatör, bakım personeli ve proses sorumlusu için ayrı hazırlıyoruz. İçerik faz kullanımı, ayar değeri yönetimi, kalibrasyon, alarm yönetimi ve temel arıza gidermeyi kapsar.

  7. 07

    Servis

    Planlı bakım, sensör rekalibrasyonu ve saha desteğini İzmir ve Manisa’daki ekiplerimizle veriyoruz.

Geliştirme ve üretim yapısı

Talamus biyoreaktör sistemlerinin geliştirilmesi, Pikolab Mühendislik ile Pikolab Arge’nin ortak projesi olarak yürütülür. Pikolab olarak biyoreaktör kontrol sistemleri üzerindeki çalışmalarımız, 2013’te tanıttığımız BioSIS kayıt ve kontrol sistemine uzanır. Talamus laboratuvar sistemlerinin kayıt ve kontrol ünitesi BioSIS mimarisine dayanır.

Sistem tasarımı, imalat ve servis, İzmir

Pikolab Mühendislik

Pikolab Mühendislik olarak 2011’den bu yana proses enstrümantasyonu ve proses analitik teknolojisi (PAT) alanında çalışıyoruz. Talamus sistemlerinde proses mühendisliği, mekanik tasarım, imalat, enstrümantasyon entegrasyonu, devreye alma, satış ve servis süreçlerini yürütüyoruz.

info@pikolab.compat.pikolab.com
Proses kontrolü, proses analitiği ve karar destek yazılımları, Manisa

Pikolab Arge

Pikolab Arge olarak proses kontrolü, proses analitiği, otomasyon ve karar destek yazılımları geliştiriyoruz. Şirketimiz, Pikolab Mühendislik’in saha deneyimine dayanarak 2025’te Manisa Teknokent’te kuruldu. Talamus sistemlerinin kontrol ve veri katmanı ile QorSense teknolojisini geliştirmekten sorumluyuz.

arge@pikolab.comarge.pikolab.com

Teknik görüşme talebi

Uygulama, hedef ölçek ve tesis koşulları bilgisi ilk değerlendirme için yeterlidir. İlk görüşmede ölçek, konfigürasyon ve tesis gereksinimleri için bir çerçeve belirliyoruz.