مقدمه

فرآیند فرمنتاسیون (Fermentation) یکی از مراحل کلیدی در تولید داروهای زیستی، آنتی‌بیوتیک‌ها، واکسن‌ها و آنزیم‌هاست. در این فرآیند، میکروارگانیسم‌ها در یک محیط کشت کنترل‌شده رشد می‌کنند و محصولات زیستی تولید می‌کنند. یکی از حیاتی‌ترین پارامترهای کنترلی در این فرآیند، دما است. انحراف از دمای بهینه می‌تواند منجر به مرگ سلول‌ها، کاهش راندمان یا تولید محصولات ناخواسته شود.

برای کنترل دقیق این پارامتر، سنسورهای دما (معمولاً RTD نوع Pt100 یا ترموکوپل‌ها) درون تانک‌های فرمانتور (Fermentater) نصب می‌شوند تا دمای محیط کشت به‌صورت مستمر پایش و تنظیم شود.

چرا دما در فرمانتور اهمیت دارد؟

• کنترل نرخ رشد میکروارگانیسم‌ها: هر گونه افزایش یا کاهش دما می‌تواند رشد سلول‌ها را کند یا متوقف کند
• تأثیر مستقیم بر بیان ژن و سنتز پروتئین: در بیوتکنولوژی، تنظیم دمای دقیق، به‌ویژه در بیان هدفمند پروتئین‌ها، اهمیت حیاتی دارد
• پیشگیری از دناتوره شدن محصولات زیستی: به‌خصوص در آنزیم‌ها و واکسن‌ها
• افزایش راندمان تولید و کاهش آلودگی‌ها

مشخصات فنی سنسورهای دما در فرمانتور

• نوع سنسور: اغلب Pt100 کلاس A یا AA (به‌دلیل دقت بالا و پایداری طولانی)
• محدوده دما: معمولاً بین 20 تا 60 درجه سانتی‌گراد (با توان تحمل تا 120°C در مراحل استریلیزاسیون)
• ساختار: ضدزنگ، بهداشتی (Hygienic Design)، قابل نصب با اتصالات Clamp یا جوشی
• قابلیت تحمل CIP/SIP: مقاومت در برابر بخار و شوینده‌های قوی برای شست‌وشوی تانک
• اتصال به سیستم کنترل: قابلیت ارتباط با PLC و SCADA برای حلقه کنترلی PID

جایگاه نصب سنسور دما در تانک

• در ناحیه میانی تانک و در تماس با محیط کشت
• دور از نقاط گرمایش مستقیم (برای جلوگیری از خطای اندازه‌گیری)
• در بعضی طراحی‌ها، از دو یا چند سنسور در ارتفاع‌های مختلف استفاده می‌شود برای پایش یکنواختی دما در کل حجم تانک

روش‌های کنترل دما در فرمانتور

• استفاده از ژاکت حرارتی/سردکننده (Heating/Cooling Jacket)
• تزریق آب داغ یا سرد
• استفاده از المنت‌های الکتریکی در تانک‌های آزمایشگاهی
• سیستم حلقه بسته PID بر مبنای قرائت سنسور دما

چالش‌ها و نکات کلیدی

• واکنش کند سنسور: طراحی نوک سریع (Fast Response Tip) یا نصب بهینه برای کاهش تاخیر
• آلودگی بیولوژیکی: استفاده از اتصالات بهداشتی و کالیبراسیون منظم
• خطای ناشی از کالیبراسیون: نیاز به ردیابی کالیبراسیون به استانداردهای بین‌المللی
• نوسانات موضعی دما: استفاده از Agitator مناسب و سنسورهای متعدد برای دقت بالاتر

مستندسازی و انطباق با مقررات

برای انطباق با استانداردهای GMP، FDA، و EU Annex 1، موارد زیر ضروری است:

• مستند بودن محل نصب و نوع سنسور
• مدارک کالیبراسیون و قابلیت ردیابی
• اعتبارسنجی عملکرد سیستم اندازه‌گیری دما
• ثبت داده‌ها به‌صورت مداوم و محافظت‌شده در سیستم‌های اسکادا (SCADA) یا سامانه داده‌برداری

نتیجه‌گیری

کنترل دقیق دما در تانک‌های فرمانتور دارویی یک الزام بی‌چون‌وچرا برای تضمین کیفیت محصول، افزایش بازده تولید و رعایت الزامات قانونی است. سنسورهای دما، اگر به درستی طراحی، نصب، کالیبره و پایش شوند، نقش ستون فقرات در این فرآیند حساس را ایفا می‌کنند.

لینک صفحه محصولات سنسور دما RTD Pt100