تواجه الشركات الناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية تحديات هائلة عند تحويل الاكتشافات المخبرية إلى عمليات تصنيع تجارية. وتحوّل شركة String Bio، وهي شركة متخصصة في التكنولوجيا الحيوية مقرها بنغالورو، غاز الميثان إلى منتجات عالية القيمة للتغذية الزراعية وتغذية الحيوانات. وتوفر ABB إطار الأتمتة الصناعية اللازم لتوسيع نطاق عملية تخمير الغاز الفريدة هذه. ويضمن التحكم المتقدم في العمليات اتساق التشغيل، ويسرّع الجاهزية للسوق، ويقلل المخاطر التشغيلية.
تحسين تخمير الغاز المعقد عبر أنظمة التحكم الموزعة
يتطلب تخمير الغاز إدارة دقيقة للعملية للحفاظ على الظروف البيولوجية المثلى. وتدير String Bio أول منشأة تجارية لتخمير الغاز على نطاق واسع في آسيا باستخدام أنظمة التحكم من ABB. وتراقب الأجهزة الذكية باستمرار معلمات رئيسية مثل الأكسجين المذاب ودرجة الحرارة ومستويات الأس الهيدروجيني. ويتيح جمع البيانات في الوقت الفعلي إجراء تعديلات آلية دقيقة عبر خط الإنتاج بالكامل. ونتيجة لذلك، يحافظ التنفيذ الآلي على أعلى مردود بيولوجي مع الحد من الأخطاء التشغيلية اليدوية.
دمج بنيات PLC وDCS المتقدمة للمعالجة الحيوية المستمرة
تتطلب المعالجة الحيوية المستمرة مزامنة سلسة بين الأجهزة الميدانية ومنصات الإدارة المركزية. وتربط ABB كل قطعة من معدات العمليات ضمن بنية DCS موحدة. وتدير حلقات PLC القوية مراحل الحصاد اللاحقة والترشيح والتعبئة بشكل مستقل. ويحلل المشغلون لوحات معلومات تشغيلية مباشرة لمنع تلوث الدُفعات والتحكم في استهلاك الطاقة. علاوة على ذلك، يوفر تسجيل البيانات التاريخية إمكانية التتبع الكامل للامتثال التنظيمي وإعداد تقارير التدقيق.
التغلب على تحديات التوسع الصناعي باستخدام الأتمتة المستقلة
يؤدي توسيع نطاق العمليات الحيوية من دفعات تجريبية صغيرة إلى إنتاج ضخم إلى تعقيد هندسي كبير. وتهدف String Bio إلى توسيع نطاق عملياتها إلى ما يتجاوز مليون لتر من سعة التخمير. ويسرّع نشر أتمتة المصانع المعيارية تكرار إنشاء المنشآت ويقلل وقت التوقف. ويمكّن التحكم الموثوق في العمليات String Bio من إنتاج بروتينات مكافئة لبروتين الصويا خلال ساعات بدلاً من أشهر. ولذلك، يربط برنامج التحكم الحديث بين الابتكار البيولوجي والتسليم التجاري.
رؤى القطاع والتحليل التقني
من منظور الأتمتة الصناعية، يمثل تخمير الغاز أحد أكثر تطبيقات المعالجة الحيوية تطلباً. ويؤدي التعامل مع الميثان إلى مخاطر سلامة صارمة تتطلب أنظمة أجهزة سلامة (SIS) دقيقة إلى جانب تحكم DCS القياسي. ولا تستطيع وحدات التحكم المستقلة إدارة معدلات انتقال الكتلة المعقدة بين المواد الأولية الغازية والأوساط السائلة بفعالية. ويمنح دمج أجهزة PLC على مستوى الحافة مع أنظمة التحكم المركزية في العمليات المشغلين تحكماً كاملاً في حلقات التفاعل الحرجة. ويجب على المؤسسات الصناعية التي تستهدف التصنيع الحيوي الاستثمار مبكراً في بنيات أتمتة معيارية وغنية بالبيانات لضمان التوسع السريع وتحسين المردود بصورة موثوقة.
سيناريوهات التطبيق وحالات الاستخدام الصناعي
- الجرعات الدقيقة للغاز: تنظم حلقات التحكم المتقدمة معدلات حقن الميثان والأكسجين للحفاظ على نمو الميكروبات في مستواه الأمثل.
- التتبع الآلي للدُفعات: يسجل برنامج DCS المركزي بيانات الضغط ودرجة الحرارة والمردود التاريخية للامتثال التنظيمي.
- الحصاد المستمر للمنتجات اللاحقة: تتحكم أنظمة الرؤية والصمامات الآلية في عمليات الفصل والترشيح والتجفيف المستمرة.
