在发酵生产过程中，精准的补料能够确保发酵过程的稳定性和一致性，提高产品质量。随着科技的进步和工程施工方法的发展，发酵工程自动化程度越来越高。规模化的生产对设备、仪表和自控系统都提出了更高要求。原有的发酵过程补料控制系统已不能完全满足要求，随着仪表技术的发展和控制理念的更新，新的补料方式成为众多发酵生产厂家的需求。同时，企业在精益化生产的背景下，也在不断寻求各个生产环节的优化，其中，计量杯补料环节的优化对于提高生产效率、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。
计量杯式补料系统
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计量杯式补料系统的原理是把欲补充的营养物质按计量罐的容积，根据补料速率，换算成相应的时间，然后等间隔地流加进发酵罐。
计量杯式补料系统
计量杯式补料系统缺点：
01
计量杯测量不标准
计量杯补料时，补料执行机构主要由入料阀、计量罐、液位电极、出料阀等组成，营养剂从入料、加满计量罐至出料的全过程称为一个补料动作。在这个过程中，由于计量杯本身的精度问题，以及液位电极可能受到发酵液中废料、高浓度营养物质等因素的影响，会导致信号传输不准确，从而造成计量不准或者信号延迟耽误补料时间等问题，并且供料管路压力波动也会影响计量杯的计量准确性。
02
磨损、老化
计量杯式补料系统在长时间使用后，可能会出现磨损、老化等情况，进一步影响测量的准确性。
03
流量越大误差越大
由于补料速度慢，受每罐进出料时间的限制，流量越大误差越大，流加性能越差。
04
容易形成灭菌死角
在发酵过程中，灭菌是至关重要的环节，任何灭菌不彻底的地方都可能成为染菌的源头，从而影响发酵产品的质量。由于计量杯式补料系统的阀门管道众多，一些角落和连接处很难完全灭菌，容易形成了灭菌死角增加了染菌的可能性。据统计，因计量杯式补料系统染菌问题导致的产品报废率可达10%左右。
05
系统操作复杂
由于计量杯式补料系统操作复杂，容易出现人为操作失误，也可能影响产品质量。
计量杯式补料系统在发酵生产中的应用虽然有一定的历史，但随着技术的不断进步和生产要求的提高，其弊端日益凸显，改造计量杯式补料对于提高发酵生产效率具有至关重要的意义。
优化流加补料方法
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优化后的流加补料方法去掉了传统计量杯式补料系统中的计量罐及其大量管道阀门，这一改变使得整个补料系统的结构大大简化。
优化流加补料方法
采用流量计和调节阀控制的连续补料具有以下优点：对于需要大剂量不间断的补料需求，如补液糖、补培养基等，可通过“流量计+调节阀”实现不断流均匀补料，控制方式以闭环PID控制为主，操作人员通过设定瞬时流量或者设定补料总量和补料时间，系统将自动根据设定值和设定方式进行补料，并且能够得到精确的计量值。在制药设备的发酵配料添加系统中，补料支管上连接有流量计和调节阀，配合使用可以对发酵罐进行精准补料，减少物料浪费。
01
调节阀采用专用抗生素阀
① 阀门结构满足制药生产的无菌要求，无死角。
② 耐高温消毒。
③ 调节性能满足大跨度高精度要求。
02
专用、定制流量计
① 采用PFA内衬，耐高温消毒，最高可耐160℃。
② 双排显示瞬时流量和累计流量，带断电保护功能。
③ 外置累计量直接复零按钮。
03
控制算法
自动调整补糖设定值，工艺现在的补糖曲线：
通过智能算法，实现了自动按生产周期修改补糖设定值，自动补偿控制精度，减少了补糖曲线的波动。达到降低生产成本，提高生产效率的目的。
现场安装测试如图：
下图为实际的补糖曲线：
在测量准确性上，新方案采用电磁流量计，测量精度达到±0.5%，相比传统计量杯式补料系统有了显著提升，有效避免了因计量不准确导致的产量下降问题。同时，新方案操作失误率降低至5%左右，相比传统的15%有了明显下降，降低了劳动强度和人为风险。
与传统的补料方式相比，流量计加调节阀具有以下优势：一是提高了补料的精度和稳定性。传统的补料方式通常采用计量杯或手动阀门进行补料，难以实现精确的流量控制，容易出现补料不准确的情况。而流量计加调节阀可以实时监测和调节流量，确保补料的精度和稳定性。二是提高了生产效率。自动化的流量控制可以减少人工干预，降低劳动强度，提高生产效率。三是降低了生产成本。精确的流量控制可以减少原材料的浪费，降低生产成本。四是提高了产品质量。稳定的补料可以确保发酵过程的一致性，提高产品质量。
注意事项：
使用流量计加调节阀产品时需要注意以下事项：首先，要根据流体的性质和工艺要求选择合适的流量计和调节阀型号。不同的流量计和调节阀适用于不同的流体和工作条件，如电磁流量计适用于导电液体，超声波流量计适用于非导电液体等。其次，要定期对流量计和调节阀进行校准和维护，确保其测量精度和调节性能。流量计的准确性可能会受到环境因素的影响，如温度、压力、电磁场等，需要定期进行校准。调节阀也需要定期检查和维护，确保其阀芯和阀座的密封性良好，避免泄漏。此外，在安装和使用过程中，要注意流量计和调节阀的安装位置和方向，避免安装不当影响其性能。
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