BioPAT ® Xgas
Análise online dos gases emitidos para
monitorização e controle de bioprocessos
Benefícios
– Determinação de O2 e CO2 por um sensor
– Integração no BIOSTAT® e BioPAT® MFCS
– Monitoramento de processos metabólicos
– Ferramenta de otimização de processos e rendimentos
– Design compacto para uma utilização flexível
– Compensação automática de umidade e pressão
Informações sobre o produto
O BioPAT® Xgas permite monitorar gases de exaustão de bioprocessos em tempo real. É um duplo sensor de
oxigênio e dióxido de carbono, com compensação automática de umidade e de pressão. A concentração de oxigênio
pode ser medida num intervalo de 1 – 50% e a concentração de dióxido de carbono num intervalo de 0 – 10%.
Sensor de O2
O sensor de dióxido de zircônio mede a concentração de oxigênio
num intervalo de 1 a 50%, com uma precisão inferior a 0,2%
da escala completa em todo o intervalo de medição com uma
­leitura de ±3% sobre o valor. O princípio de medição requer que
a temperatura do sensor seja de 580°C e opera com especificações
até 15.000 horas (aprox. 20 meses), com uma variação inferior
a 2%. O sensor de O2 requer um mínimo de 0,1% de oxigénio
­durante o funcionamento, para evitar danos na célula do
­elétrodo. Por isso, a exposição do sensor a misturas de gases
que não p
­ ossuam oxigénio deverá ser evitada.
Sensor de CO2
O sensor de infravermelhos com duplo comprimento de onda
­detecta a concentração de dióxido de carbono num intervalo de
0 a 10%, com um erro inferior a 0,2% da escala completa
em todo o intervalo de medição com uma leitura de ±3% sobre
o valor. O robusto sensor opera até 20.000 horas de trabalho
(aprox. 25 meses), com uma variação inferior a 2%. Fora do
­padrão, o sensor poderá ser recalibrado para medir concentrações
mais elevadas de CO2 com uma maior precisão.
Dimensões e ligação de exaustão
O sensor BioPAT® Xgas possui uma área de cobertura compacta
e uma caixa em aço inoxidável (IP65), que se liga a adaptadores
para caminhos de fluxo de gás padrão. Isto permite que o sensor
seja utilizado com diferentes taxas máximas de fluxo de gás
para cada tamanho de biorreator. A Sartorius Stedim fornecerá
o caminho de fluxo com o tamanho adequado (4” a 14”) para
cada aplicação BIOSTAT® e providenciará a instalação mecânica
e de software. O sistema poderá ser montado e integrado na
linha de extração do recipiente do biorreator da Sartorius Stedim,
através de tubo em aço inoxidável ou de tubo flexível. Isto
­significa que um BioPAT® Xgas dedica-se a um único ­recipiente
de cultura com uma frequência de medição ajustável para até
10 segundos. Recomen­da-se a montagem do BioPAT® Xgas num
ângulo descendente em ­relação à direção do fluxo de gás de
­entrada, a fim de minimizar a retenção de água no ­caminho do
fluxo de medição.
Análise de processos
Sensor de pressão e humidade
Uma vez que os níveis de pressão e de umidade afetam o nível
­detectado de O2 e CO2, estes níveis devem ser medidos e compensados. Internamente, o BioPAT® Xgas possui um sensor de pressão
de silício piezoresistivo (0,8 a 1,3 bar, 11,6 – 18,85 psi) e um sensor
de umidade de polímero capacitivo (5 a 100% HR). Estes sensores
contabilizam e compensam num intervalo de temperatura dos
gases de exaustão entre 15 e 40°C.
Transferência de dados
Os dados do sensor podem ser transferidos para o BioPAT® DCU
como um sinal analógico (4 – 20 mA) ou como um sinal de tensão
(1 – 10 V). Uma interface OPC® para o nosso software SCADA
BioPAT® MFCS/win permite a transferência de dados digitais.
Para qualquer método de ligação, os cabos de dados e caixas de
conversão digital são fornecidos pela Sartorius Stedim numa
seleção de pacotes de integração, seja para computadores ou
para BioPAT® DCU.
BioPAT® DCU
As leituras do sensor BioPAT® Xgas são apresentadas quer no ecrã
de visualização, quer na folha de registo de batelada do BioPAT®
MFCS como dois sinais de saída separados para percentagens
de exaustão de O2 e de CO2. A modernização de um BIOSTAT®
existente exigirá uma atualização de configuração DCU e duas
­ligações de entrada externa disponíveis.
BioPAT® MFCS
Quer os dados do sensor sejam provenientes do BioPAT® DCU,
quer sejam transferidos por OPC® para o BioPAT® MFCS, são
tratados da mesma forma. O software BioPAT® Xgas Vis funciona
como o servidor OPC®, enviando dados para o BioPAT® MFCS/win
OPC® DA Client de até 12 sensores. Assim que os dados estejam
no BioPAT® MFCS, podem ser utilizados juntamente com os dados
dos controladores de fluxo de massa e outros periféricos BIOSTAT®
para calcular, lotear e acompanhar os fatores metabólicos e
respiratórios do processo. Estes fatores podem ser utilizados no
acionamento de atuadores para a automatização de estratégias
de mistura de gases, acrescentando meios de alimentação
ou de indução, a fim de aumentar o rendimento e a consistência
do processo.
Requisitos de acessórios
Todos os cabos elétricos e de transferência de dados são forne­
cidos para a seleção do método de ligação oferecido.
A funcionalidade integrada para a compensação de pressão e de
umidade significa que não são necessários separadores de
­umidade, ­refrigeradores de gases ou bombas para operar o
­BioPAT® Xgas. Para biorreatores com SIP (BIOSTAT® Cplus
e D-DCU), um par de valores de verificação automatizada deverá
ser incorporado na configuração da saída de exaustão, a fim
de impedir que o sensor seja exposto a vapor a altas temperaturas
durante o ciclo de esterilização. Para melhorar a precisão do
­cálculo metabólico, recomenda-se a instalação de controladores
de fluxo de massa nas linhas de entrada de gases. Estes controladores permitirão configurações de gaseificação ideais e uma
­flutuação mínima no controle do OD. O BioPAT Xgas® tem a sua
própria fonte de alimentação M12 de 8 pinos, permitindo-lhe
manter a temperatura de medição e evitar a formação de condensação no interior da caixa do sensor. Uma placa de base está
incluída em todos os ­Univessel® BioPAT® Xgas, permitindo a sua
montagem na parede para melhorias ergonómicas.
Cálculos metabólicos
O sensor BioPAT® Xgas monitora online a concentração de
oxigénio e dióxido de carbono, permitindo a medição em tempo
real de parâmetros-chave, tais como a taxa de consumo de
oxigénio (TCO), a taxa de evolução do dióxido de carbono
e o quociente respiratório (QR). Além disso, as medições de
oxigénio e de dióxido de carbono permitem calcular balanços
de massa e determinar diretamente a taxa de transferência
de oxigénio (TTO). Para mais informações, consulte a ficha de
dados de cálculos metabólicos do BioPAT® Xgas disponibilizada
pela Sartorius Stedim.
Calibração e interface
O estado da unidade pode ser lido e uma calibração de um ponto
realizada com dois botões localizados diretamente no BioPAT®
Xgas. Se o sistema for utilizado para circuitos de controle de processos críticos, recomenda-se a realização anual da manutenção
e de recalibrações de fábrica. Os LEDs estão codificados por cor,
e uma tabela com o código de cores é apresentada na caixa entre
os dois botões de entrada manuais. A informação do sensor de
exaustão de O2 e CO2 poderá ser obtida a partir do BioPAT® DCU
ou do MFCS.
Especificações técnicas
Intervalos de concentração1
0 – 10 vol% CO2, 1 – 50 vol% O2
Unidade de sensor de O2
Gás medido
Princípio de medição
Precisão
Variação
Vida útil do elemento sensor
Temperatura no interior da
unidade de sensor
Unidade de sensor de CO2
Gás medido
Princípio de medição,
infravermelho
Precisão
Variação
Vida útil dos componentes
óticos
Temperatura no interior da
unidade de sensor
Caixa de ligação OPC® PC
Número de portas seriais
Ligar diretamente utilizando
Telnet/SSH por porta
e endereço IP
Ligar com menu EasyPort
por Telnet/SSH
Interface de porta série
Velocidades da porta serial
Paridade
Console local
Fonte de alimentação
Entrada nominal
Peso
Dimensões
O2
Dióxido de zircónio
< 0,2% EC2 ± 3% Rdg2 sobre
o valor
< ± 2% valor/ano
Aprox. 15.000 horas de
funcionamento
580°C Geral
Intervalo de temperatura
Intervalo de pressão
Umidade de funcionamento
Caixa, aço inoxidável
Dimensões e peso
Ligação mecânica
Materiais em contacto com
gases de exaustão
CO2
Comprimentos de onda duplos
< 0,2% EC2 ± 3% Rdg2 sobre
o valor
< ± 2% valor/ano
Aprox. 2 anos
3°C mais elevada do que a
temperatura de processo
Filtros
Alimentação elétrica
Condições de armazenamento
Ligações eletrónicas
Alimentação elétrica
Ligação de saída
Saída eletrónica
1
Manutenção
EIA232/422/485 em DB9M,
RJ45, DB25M ou DB25F
50 bps a 230 Kbps com apoio
personalizado à velocidade de
transmissão
Ímpar, Par, Marca, Espaço,
Nenhuma
Porta RS232 em porta série
120 V CA (EUA), 230V CA
(Internacional) Adaptador de
alimentação de parede incluído
Tensão 12v CC
0,23 kg
CE/FCC/ICES
Observações
15 – 40°C 0,8 – 1,3 bar | 11,6 – 18,85 psi
de pressão absoluta
5 – 100% HR, compensação
de umidade integrada
Proteção IP65
L + C + A = 170 + 150 + 120 mm3 |
peso = 4 kg
4 mm1
Aço inoxidável, elastômero
termoplástico, safira, PTFE,
polímero H.L., nitrilo
PTFE, 0,22 µm; PTFE, 5 µm
24V 1A
0 – 60°C; 5 – 75% HR (sem condensação)
M12 de 8 pinos, macho
M12 de 8 pinos, fêmea
Saída ativa, máximo de
500 ohms com uma fonte de
alimentação de 24 V, RS232,
Modbus RS485, 2+4 – 20 mA,
USB, servidor Modbus OPC®
Calibração de um ponto com
ar ambiente (0,04 vol % CO2,
20,97 vol % O2) uma vez
por mês (outras condições
possíveis); calibração de fábrica
opcional uma vez por ano
EN 61326-1:2006 | FCC 15:2009
Subparte 107/109,
ICES-001:2006
Uma elevada concentração de
NH3 ou O3 poderia minimizar
a vida útil do elemento sensor
de O2
91 + 64 + 24 (mm), dimensões da
caixa, não incluindo guias de
montagem, 91 + 89 + 24 (mm),
incluindo guias de montagem
1
Intervalos alargados a pedido
EC = escala completa, Rdg = precisão de medição
3
Dependendo do adaptador de fluxo
2
Análise de processos
3
Dados técnicos
153.5
Perspetiva isométrica
150
129.5
153.5
G ¼”
50
137
Perspetiva isométrica
Caixa
Caminho de fluxo superior
Caminho de fluxo inferior, ¼”
Placa de base
Todas as dimensões indicadas em milímetros
Sartorius Stedim Biotech GmbH
August-Spindler-Strasse 11
37079 Goettingen, Alemania
Phone +49.551.308.0
Fax +49.551.308.3289
www.sartorius-stedim.com
Argentina +54.11.4721.0505
Brazil +55.11.4362.8900
Mexico +52.5555.62.1102
Specifications subject to change
without notice. Printed and copyrighted
by Sartorius Stedim Biotech GmbH. | W
Publication No.: SLL2007ac141201
Order No.: 85037-548-87
Ver. 12 | 2014