福禄克流量校准系统在生物制药行业的应用

在生物制药行业，生物反应器和发酵罐是生产生物制品（如疫苗、单克隆抗体和治疗性蛋白质）的核心设备。氧气、氮气或二氧化碳等气体的精密流量控制对于维持细胞生长、代谢和产品产量的最佳条件至关重要。质量流量控制器（MFC）负责调节这些气体，其精度、长期稳定性直接影响工艺一致性、产品质量和法规合规性。福禄克的 molbox 2 系列产品以 molbox 2/molbloc 系统为核心，提供高精度、可溯源的气体流量校准解决方案。本文探讨了 molbox 产品的技术优势及其在生物制药流量校准中的具体应用，展示其如何提升效率并确保符合良好生产规范（GMP）标准。

生物反应器和发酵罐流量校准的挑战

生物反应器和发酵罐需要精密的气体流量来调节溶氧（DO）、pH 值和二氧化碳水平，这些对微生物或哺乳动物细胞培养至关重要。MFC 必须在从微流量（例如小型生物反应器的 0.1 sccm）到较高流量（例如大型发酵罐的 100 slm）范围内提供极小的偏差。常见挑战包括：

多种气体类型：生物工艺通常涉及多种气体（如 O₂、N₂、CO₂、空气），需要在不同气体特性和流量范围内进行校准。

准确度要求：GMP 和监管机构（如 FDA、EMA）要求可溯源校准的不确定度优于 0.5%，以确保产品一致性。

复杂工艺条件：压力、温度和气体成分的变化会影响 MFC 性能，需要在真实工艺条件下进行可靠校准。

时间与成本压力：校准周期长会中断生产，而不可靠的校准可能导致批次失败，损失高达数百万美元。

福禄克的 molbox 2/molbloc 系统通过其高精度、多气体兼容性和自动化校准能力应对这些挑战。

molbox 2/molboc 流量校准系统在生物制药应用中的核心特点

molbox 2 流量校准主机搭配 molbloc-L（层流元件）和 molbloc-S（声速喷嘴元件），专为高精度气体流量校准设计。以下是其在生物制药应用中的关键特点：

高精度：molbox 2 实现 ±0.125%测量不确定度。

基于 NIST REFPROP10 数据库的气体属性及N2气体校准，无需进行实际气体校准即可提供9种选定气体的认可的可溯源的0.5%读数测量不确定度指标。

宽流量范围：系统覆盖 1 sccm 至 5000 slm 的流量范围，适用于从小型到工业规模的生物反应器和发酵罐。

多气体校准：molbox 支持氧气、氮气、二氧化碳和空气等气体的校准，以氮气为基准，实时应用气体属性校正，满足混合气体生物工艺需求。

COMPASS 软件自动化：COMPASS for Flow 软件实现 MFC 校准自动化，通过模拟或数字接口与控制系统集成，并记录可追溯数据，减少人为错误和校准时间。

洁净室兼容性：系统设计紧凑，无移动部件，适用于洁净室环境，降低污染风险。

这些特点依托福禄克的石英参考压力传感器（Q-RPT）技术，确保在生物工艺条件下提供可靠、重复性高的测量。

在生物反应器和发酵罐校准中的应用

在生物制药生产中，molbox 2 系统用于校准生物反应器和发酵罐上的 MFC，精密的气体输送以优化生物工艺性能。以下是主要应用场景：

哺乳动物细胞培养中的溶氧控制

哺乳动物细胞生物反应器（如用于抗体生产的 CHO 细胞）依赖 MFC 以准确流量（通常 0.1–10 slm）输送氧气，以维持溶氧水平。molbox 2以 ±0.125% 的不确定度校准这些 MFC，确保准确的氧气鼓泡。

通过 CO₂ 输送调节 pH

发酵罐常使用 CO₂ 控制微生物工艺（如大肠杆菌或酵母发酵）的 pH 值。molbox2 在宽流量范围（1 sccm 至 100 slm）内校准 CO₂ MFC，考虑气体特定属性。其响应速度比上一代molbox系统快三倍，减少校准停机时间。

氮气鼓泡用于惰性环境

氮气用于创建惰性顶部空间或去除厌氧生物工艺中的氧气。molbox 2 系统在 1 slm 至 10 slm 范围内校准氮气 MFC，不确定度为 ±0.125%，适用于中小型发酵罐。

复杂生物工艺的多气体校准

高级生物反应器使用多种气体（如空气、O₂、CO₂）进行动态控制。molbox 2 仅需氮气校准即可跨多种气体校准，确保无缝切换。它可模拟工艺条件，支持代理气体校准。

对生物制药行业的益处

法规合规性：molbox 2 系统的可溯源校准符合 FDA、EMA 和 ISO 17025 标准，支持审计和验证。

工艺优化：高精度校准减少变异性，提高细胞生长和产品质量。

成本效率：自动化和快速响应缩短校准时间，减少生产停机。

可扩展性：系统宽广的流量范围支持从实验室规模（50 mL）到工业规模（20,000 L）的生物反应器。

福禄克的 molbox 2 流量校准产品为生物反应器和发酵罐上的 MFC 校准提供了可靠的解决方案，满足生物制药行业对精度、合规性和效率的需求。凭借低不确定度、多气体兼容性和自动化功能，molbox 确保最佳气体流量控制，提升生物工艺的可靠性和产品质量。随着生物制药生产的规模扩大和监管要求加严，molbox 2 系统提供了一个面向未来的工具，用于简化校准并推动创新。