实时了解你的生物工艺流程状态：生物质软传感器技术的力量

在快速发展的生物工艺行业中，精确控制生产过程至关重要。生物质（Biomass），作为生物反应的催化剂，显著影响产品的产量和质量。传统的生物质监测方法依赖于频繁的手工取样和分析，既耗时又容易出错。这就是生物质的软传感器技术发挥作用的地方。 “软传感器（soft sensor）”这个名字是“软件传感器（software sensor）”的缩写。它之所以被称为“软件（software）”，是因为它是通过计算机程序实现的，而“传感器”是因为它像硬件传感器（hardware sensors）一样传递信息。 通过提供生物质浓度的实时估计值，这些传感器优化了过程监测和优化，从而提高了效率，改善了产品质量，并降低了运营成本。

生物质的软传感器技术，通过利用来自硬传感器的实际测量值，以及基于机理或混合模型的算法，来实时预测生物质浓度。这些基于软件的传感器收集来自生物反应过程中各个传感器的连续数据流，包括排出气体（如氧气和二氧化碳）的测量值以及反应器中底物的投料量。通过数学模型的综合分析，软传感器能够提供精确的生物质估算结果，从而省去了繁琐的人工采样过程。

• 数据需求：必须有来自硬传感器的持续数据流。
• 工艺知识：深入理解特定有机体及其产物形成机制。
• 分析基础设施：需要像PAS-X Savvy这样的稳健的基础设施来自动导入和分析数据。
• 校准和验证：通过迭代校准和验证以确保准确性。

生物质软传感器技术的优势与应用领域

生物质的软传感器技术在发酵工艺中的应用广泛，包括细菌、酵母和丝状真菌等微生物生产系统，以及 CHO 细胞等哺乳动物细胞培养物。这些传感器可以监测和优化各种初级和次级代谢产物（包括重组蛋白质、抗体和酶）的生产。

主要优势：

• 增强过程监测和控制：对细胞生长的实时监控，可优化收获时间并提高产率。
• 改进工艺优化：深入了解生物质浓度，有助于完善工艺参数。
• 质量控制：较大的数据偏移可揭示潜在的不准确性，确保更好地遵守 GMP 标准。
• 降低成本：力求最大限度地减少人工测量操作，可降低运营成本。
• 降低污染风险：无需物理取样的连续监测，可降低污染风险。

PAS-X Savvy：部署与结果

一旦校准完成，生物质软传感器可以在几秒钟内完成部署。用户可以通过一个简单直观的配置过程轻松调整关键参数，可灵活地将计算应用于各种发酵过程中。除了测量生物质浓度外，软传感器还提供实时性能指标，如特定生长速率（µ）、底物摄取率（qS）、摄氧率（OUR）和碳释放率（CER）。接着，这些结果可以直接可视化，用于洞察生物工艺流程状态，实现实时的过程控制和生产后分析（见图2和图3）。

结论

生物质软传感器是一种实用且高效的工具，它利用现有的数据流提供有价值的见解，在不增加额外的费用支出的情况下，优化过程控制和效率。它们能够实时估算生物质，这样有助于及时干预和明智决策，最终提高产量和整体工艺效率。