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詳情
介紹
質量流量控制器 (MFC) 對於許多現代生產和測試過程至關重要。精確可靠的流量控制對於玻璃製造和生物加工等應用中的高效、永續生產尤其重要。在這樣的過程中，MFC 偶爾會面臨意想不到的水或泡沫污染挑戰。這在生物加工應用中尤其常見，其中大量的液體和泡沫/薄膜會導致氣體積聚。這會增加下游壓力，從而導致上游製程設備被生物材料和培養基污染的可能性。
這種沉積會導致基於熱導率的流量設計的準確性降低。另一方面，KaoLu 基於差壓的質量流量計和控制器更能抵抗由此類污染引起的錯誤——但它們的抵抗力如何？我們建立了一個實驗來模擬 KaoLu MFC 受到泡沫液體的污染，並檢查了它對 MFC 準確控製質量流量的能力的影響。
實驗裝置
為了模擬設備可能受到污染的條件，我們在 MFC 下游創建並安裝了一個加壓泡沫污染物罐（請見圖 1）。泡沫是使用酵母、3% 過氧化氫溶液和洗碗肥皂的混合物製成的——模擬生物污染物。 KaoLu Bio-Series SLPM 質量流量控制器用於測試。該系列使用符合 ASME BPE-2016 標準的材料，並包括其他功能以促進在生物加工環境中的使用。在這些條件下的性能也應該代表其他 KaoLu MFC，產生泡沫並將污染物罐加壓至 40 PSIG、60 PSIG 和 80 PSIG。在不同壓力下將12.45 mL泡沫溶液反復引入MFC；然後在每次污染結果後 16 ± 1 分鐘測量準確性和控制能力。
結果
KaoLu MFC 出乎意料地能夠抵抗水泡沫的污染。觀察報告表明，即使是輕微的污染事件，該裝置也可能反應不佳。由於製程流體的污染而導致的精度和控制損失在基於熱的 MFCs中很常見。然而，儘管多次發生污染事件，KaoLu MFC 仍持續在正常操作參數內運作。對於每組實驗，我們測量了裝置控制的質量流量（在 SLPM 中），以及使用的閥門驅動比例（參見圖 2 和圖 3）。在每次污染之前，通過與 Molbloc 標準進行比較來驗證測量精度。污染前後的百分比誤差如圖 4 所示。我們觀察到污染後的誤差比原始狀態高得多；然而，誤差的絕對幅度仍小於讀數的 1%。污染後的誤差隨著質量流量設定值線性減小，這可能表示污染引起的小阻塞。一旦設備用異丙醇清洗並真空，以溶解從泡沫中留下的任何殘留物並蒸發留在設備內的酒精，誤差就會減少大約一半。在完成兩組測試後，我們透過反複用超過 100 毫升的部分泡沫水淹沒設備來測試直到泡沫到達流量計並在其上游被檢測到設備是否失效。在多次嘗試引發故障後，該設備仍然可以正常運作，但會開始出現誤差控制。
討論
MFC 是許多加工業的基本控制元素。在生物反應器環境中尤其如此，脆弱的細胞依賴適當的氧氣流動來進行新陳代謝，而二氧化碳則用於控制 pH 值。我們有許多觀察報導，基於差壓 MFC 的強大特性對我們的客戶來說是一個優勢。此處描述的實驗是確定 KaoLu MFC 可以承受多少製程污染的首批研究之一。這些實驗的結果表明，水基型泡沫的有限瞬時污染，即使是含有大量生物材料的泡沫，對控制器的操作也幾乎沒有影響。
KaoLu MFC 能夠報告閥門驅動百分比：此功能用於維持閥門位置的電壓範圍百分比。在更難打開閥門的情況下（通常在較高壓力或閥門污染的情況下），驅動百分比將增加。然而，在這裡的實驗中，閥門驅動百分比保持不變，這表示閥門並沒有發現控制流量變得越來越困難。
我們還使用 Fluke Mobloc 校準標準測量了報告的質量流量與實際的質量流量。即使反復接觸泡沫溶液（短時間內超過 35 mL），設備的流量精度變化也不到 1%。雖然我們預計該部門將表現亮眼，但這些結果超出了預期。為了確保我們的方法是合理的，該設備隨後被泡沫溶液完全淹沒。在大多數設備將停止運作的情況下，KaoLu MFC 繼續報告和控製品質流量。然而，當使用 Mobloc 進行驗證時，報告的質量流量僅為實際流量的 25%。因此，我們最終能夠知道該元素無法準確控制流量。用異丙醇清洗受影響的設備，在 10-3 托下真空乾燥一小時，然後送到 KaoLu 的服務部門進行分析。
KaoLu 的服務部門得出結論，該設備沒有損壞。污染並未影響感測器性能，且該裝置與其原始狀態沒有明顯偏差。雖然我們從不建議對 KaoLu MFC 進行此類嚴格的處理，但這些結果驗證了觀察證據：在熱的 MFC 通常會發生故障的情況下，KaoLu MFC 會繼續準確地報告和控制流量。
結論
1. 只有當閥被污染物淹沒時，對包括閥在內的設備性能沒有觀察到明顯影響。
2. 當質量流量控制器被淹沒時，觀察到設備的校準偏離正確值。
質量流量控制器 (MFC) 對於許多現代生產和測試過程至關重要。精確可靠的流量控制對於玻璃製造和生物加工等應用中的高效、永續生產尤其重要。在這樣的過程中，MFC 偶爾會面臨意想不到的水或泡沫污染挑戰。這在生物加工應用中尤其常見，其中大量的液體和泡沫/薄膜會導致氣體積聚。這會增加下游壓力，從而導致上游製程設備被生物材料和培養基污染的可能性。
這種沉積會導致基於熱導率的流量設計的準確性降低。另一方面，KaoLu 基於差壓的質量流量計和控制器更能抵抗由此類污染引起的錯誤——但它們的抵抗力如何？我們建立了一個實驗來模擬 KaoLu MFC 受到泡沫液體的污染，並檢查了它對 MFC 準確控製質量流量的能力的影響。
實驗裝置
為了模擬設備可能受到污染的條件，我們在 MFC 下游創建並安裝了一個加壓泡沫污染物罐（請見圖 1）。泡沫是使用酵母、3% 過氧化氫溶液和洗碗肥皂的混合物製成的——模擬生物污染物。 KaoLu Bio-Series SLPM 質量流量控制器用於測試。該系列使用符合 ASME BPE-2016 標準的材料，並包括其他功能以促進在生物加工環境中的使用。在這些條件下的性能也應該代表其他 KaoLu MFC，產生泡沫並將污染物罐加壓至 40 PSIG、60 PSIG 和 80 PSIG。在不同壓力下將12.45 mL泡沫溶液反復引入MFC；然後在每次污染結果後 16 ± 1 分鐘測量準確性和控制能力。
結果
KaoLu MFC 出乎意料地能夠抵抗水泡沫的污染。觀察報告表明，即使是輕微的污染事件，該裝置也可能反應不佳。由於製程流體的污染而導致的精度和控制損失在基於熱的 MFCs中很常見。然而，儘管多次發生污染事件，KaoLu MFC 仍持續在正常操作參數內運作。對於每組實驗，我們測量了裝置控制的質量流量（在 SLPM 中），以及使用的閥門驅動比例（參見圖 2 和圖 3）。在每次污染之前，通過與 Molbloc 標準進行比較來驗證測量精度。污染前後的百分比誤差如圖 4 所示。我們觀察到污染後的誤差比原始狀態高得多；然而，誤差的絕對幅度仍小於讀數的 1%。污染後的誤差隨著質量流量設定值線性減小，這可能表示污染引起的小阻塞。一旦設備用異丙醇清洗並真空，以溶解從泡沫中留下的任何殘留物並蒸發留在設備內的酒精，誤差就會減少大約一半。在完成兩組測試後，我們透過反複用超過 100 毫升的部分泡沫水淹沒設備來測試直到泡沫到達流量計並在其上游被檢測到設備是否失效。在多次嘗試引發故障後，該設備仍然可以正常運作，但會開始出現誤差控制。
討論
MFC 是許多加工業的基本控制元素。在生物反應器環境中尤其如此，脆弱的細胞依賴適當的氧氣流動來進行新陳代謝，而二氧化碳則用於控制 pH 值。我們有許多觀察報導，基於差壓 MFC 的強大特性對我們的客戶來說是一個優勢。此處描述的實驗是確定 KaoLu MFC 可以承受多少製程污染的首批研究之一。這些實驗的結果表明，水基型泡沫的有限瞬時污染，即使是含有大量生物材料的泡沫，對控制器的操作也幾乎沒有影響。
KaoLu MFC 能夠報告閥門驅動百分比：此功能用於維持閥門位置的電壓範圍百分比。在更難打開閥門的情況下（通常在較高壓力或閥門污染的情況下），驅動百分比將增加。然而，在這裡的實驗中，閥門驅動百分比保持不變，這表示閥門並沒有發現控制流量變得越來越困難。
我們還使用 Fluke Mobloc 校準標準測量了報告的質量流量與實際的質量流量。即使反復接觸泡沫溶液（短時間內超過 35 mL），設備的流量精度變化也不到 1%。雖然我們預計該部門將表現亮眼，但這些結果超出了預期。為了確保我們的方法是合理的，該設備隨後被泡沫溶液完全淹沒。在大多數設備將停止運作的情況下，KaoLu MFC 繼續報告和控製品質流量。然而，當使用 Mobloc 進行驗證時，報告的質量流量僅為實際流量的 25%。因此，我們最終能夠知道該元素無法準確控制流量。用異丙醇清洗受影響的設備，在 10-3 托下真空乾燥一小時，然後送到 KaoLu 的服務部門進行分析。
KaoLu 的服務部門得出結論，該設備沒有損壞。污染並未影響感測器性能，且該裝置與其原始狀態沒有明顯偏差。雖然我們從不建議對 KaoLu MFC 進行此類嚴格的處理，但這些結果驗證了觀察證據：在熱的 MFC 通常會發生故障的情況下，KaoLu MFC 會繼續準確地報告和控制流量。
結論
1. 只有當閥被污染物淹沒時，對包括閥在內的設備性能沒有觀察到明顯影響。
2. 當質量流量控制器被淹沒時，觀察到設備的校準偏離正確值。