Confronto del ciclo di recupero dell'investimento di quattro tubi di riscaldamento anti-corrosione con diverse scale di fermentazione

Il periodo di ammortamento dei tubi di riscaldamento anti-corrosione è il periodo di tempo necessario per controbilanciare l'investimento iniziale per l'approvvigionamento e l'installazione utilizzando i vantaggi di risparmio energetico,-di risparmio sui costi di manutenzione e la riduzione delle perdite per guasti forniti dalle nuove apparecchiature di riscaldamento. La perdita operativa annua e il consumo energetico delle fabbriche variano in modo significativo a causa delle diverse scale di produzione (produzione intermittente di piccole officine, produzione semicontinua con più serbatoi multipli di fabbrica media e produzione biofarmaceutica continua 24 ore su 24 di grandi dimensioni). Questo documento calcola il ciclo differenziato di recupero dell'investimento di riscaldatori rivestiti in acciaio inossidabile 316L, titanio puro, vetro al quarzo e PFA su tre scale di produzione. Fornisce inoltre una premessa per la valutazione economica della scelta delle attrezzature per fabbriche di varie dimensioni.
1. Definizione di tre scale di produzione della fermentazione
Produzione su piccola-scala: un unico serbatoio con una capacità inferiore a 10 m³, fermentazione intermittente in lotti, 8-12 lotti al mese, preparazione di alimenti non-sterili, tempo di funzionamento continuo ridotto e una piccola perdita causata dall'arresto di una singola apparecchiatura.
Produzione su-scala media: laboratori ordinari di preparazione di aminoacidi/enzimi, serbatoi di fermentazione multipli da 20–50 m³, alimentazione semi-continua, 20–30 lotti al mese, requisiti medi per una produzione stabile.
La produzione di prodotti biofarmaceutici su larga scala prevede l'uso di più recipienti di fermentazione sterili da 100 m³, che funzionano ininterrottamente 24 ore al giorno, tutto l'anno-. La produzione di ceppi farmaceutici di alto-valore rappresenta una grande perdita economica in caso di inquinamento dei lotti o di perdite di riscaldamento.
2. Analisi del ciclo di ammortamento dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316L
Caratteristiche principali di costi e benefici
Un investimento iniziale basso, costi di manutenzione mensili elevati, una breve durata di servizio e un significativo rischio di perdite nascoste in condizioni di lavoro ad alta-corrosione continua.
Workshop condotto in modo intermittente su piccola scala

La frequenza di manutenzione è bassa a causa della breve durata del funzionamento a lotto singolo e l'investimento iniziale è minimo. L'opzione più conveniente-per le piccole fabbriche è il ciclo di recupero dell'investimento, che dura solo 8-12 mesi.

Produzione semi-continua su media scala

I costi di disincrostazione e passivazione mensile sono evidentemente in aumento; si osserva corrosione per vaiolatura entro 1,5 anni e le perdite per la sostituzione delle chiusure sono in aumento. Il ciclo di recupero degli investimenti dura 22-28 mesi.

Fermentazione sterile continua su larga scala per 24 ore

Ingenti perdite di rifiuti sono il risultato di frequenti revisioni e del rischio di perdite. Il prezzo dell'attrezzatura è notevolmente controbilanciato dalla perdita complessiva cumulativa entro due anni. Il ciclo di ammortamento è superiore a 48 mesi, il che non è consigliabile per le grandi fabbriche a causa della scarsa efficienza economica.

Posizionamento: conveniente-solo per linee di produzione intermittenti, modeste e con bassa corrosione.
3. Analisi del ciclo di ammortamento dei tubi riscaldanti in titanio puro
Caratteristiche principali di costi e benefici
Gli elevati costi di approvvigionamento iniziali, le spese post{0}}di manutenzione estremamente basse, la lunga durata di servizio di 4-5 anni, le perdite quasi pari a zero per lo spegnimento di emergenza e l'evidente vantaggio di risparmio energetico-grazie all'efficienza stabile dello scambio di calore sono tutte caratteristiche degne di nota.
Workshop condotto in modo intermittente su piccola scala

L'elevato costo di acquisto non può essere rapidamente compensato dai vantaggi di risparmio energetico e di manutenzione, nonostante la bassa perdita operativa annua. Il ciclo di rimborso non è-efficace in termini di costi per le piccole fabbriche, poiché si estende da 36 a 42 mesi.

Produzione semi-continua su media scala

La frequenza delle sostituzioni per i periodi di arresto è significativamente ridotta e i costi della manodopera di manutenzione e dei reagenti per la pulizia vengono ridotti di quasi la metà ogni anno. Il ciclo di rimborso è ridotto a 20-26 mesi e i vantaggi a lungo termine-sono eccezionali.

Produzione biofarmaceutica sterile continua su larga scala

Il vantaggio principale è la prevenzione di-perdite di scarti di lotti di valore elevato; la trasmissione stabile del calore riduce-la spesa elettrica a lungo termine. Lo schema economico ottimale per vaste basi di fermentazione è il ciclo di recupero dell’investimento, che dura solo 14-18 mesi.

Posizionamento: la scelta ottimale per linee di produzione a fermentazione continua ad alta-corrosione su media e larga scala-fluoruro-esente.
4. Analisi del ciclo di ammortamento dei tubi di riscaldamento anticorrosione al quarzo
Caratteristiche principali di costi e benefici
Il prezzo delle apparecchiature è moderato e non vi è alcun vantaggio in termini di inquinamento da ioni metallici. Tuttavia, l'apparecchiatura ha una vita utile breve, una perdita di sostituzione post-guasto estremamente elevata ed è adatta solo per condizioni di lavoro sperimentali contenenti fluoruro acido forte speciale-.
Reazione in piccoli-lotti in un ambiente di laboratorio

Non vi è alcun rischio di perdita di lotti nella produzione di massa; i tubi riscaldanti metallici non sono in grado di adattarsi a un mezzo corrosivo contenente fluoruro-. L’unica alternativa fattibile per esperimenti speciali è un ciclo di rimborso di 10–16 mesi.

Produzione semi-continua in uno stabilimento di medie-dimensioni

Il frequente smantellamento dell'intero mezzo del serbatoio è il risultato della rottura del tubo e dell'inquinamento da frammenti di vetro, che comportano l'accumulo di ripetuti costi di sostituzione. Le perdite economiche sono gravi, poiché il ciclo di recupero supera i 60 mesi.

Fermentazione sterile continua su larga scala

Il ciclo di recupero è impossibile da calcolare e i fragili pericoli nascosti sono del tutto vietati per la produzione industriale su larga-scala. Inoltre, ciò comporterà notevoli perdite economiche per ogni lotto.

Posizionamento: questo è pertinente solo a scenari di forte riscaldamento acido in piccoli laboratori che sono privi di fluoro-e contengono alcali.
5. Analisi del ciclo di ammortamento per riscaldatori rivestiti in PFA
Caratteristiche principali di costi e benefici
Investimento iniziale medio, nessuna manutenzione di passivazione e consumo energetico extra permanente dovuto alla resistenza termica intrinseca del rivestimento; i danni al rivestimento richiedono una sostituzione completa e non hanno valore di riparazione.
Produzione intermittente di prodotti non-sterili a basse temperature su piccola scala

Valore medio basso, perdita extra annua minima di energia e nessun requisito di sterilità GMP. Un'alternativa transitoria per il mezzo leggermente corrosivo a ioni misti, il ciclo di rimborso è di 16–22 mesi.

Produzione semi-di prodotti chimici intermedi non-sterili in uno stabilimento di medie-dimensioni

Il risparmio sulla manutenzione è in parte controbilanciato dal continuo dispendio aggiuntivo di energia elettrica, che rende necessaria la sostituzione del rivestimento ogni 18 mesi a causa dell'invecchiamento. Il periodo di rimborso è di 30-36 mesi.

Produzione continua di farmaci sterili su larga scala

Gli standard igienici non possono essere rispettati eliminando frammenti di plastica e il rischio di inquinamento dei lotti è incontrollabile. Inoltre, il materiale non ha valore economico e ne è vietato l'uso.

L'attrezzatura di transizione per linee di produzione di mezzi a ioni misti non sterili di piccole e medie dimensioni-a bassa-temperatura-è il posizionamento appropriato.
6. Regole generali di selezione economica basate sul ciclo di ripresa
Fermentazione alimentare intermittente a basso-costo con corrosione minima: dai la priorità all'acciaio inossidabile 316L con un ciclo di recupero breve.
Produzione continua su media e larga-scala di prodotti sterili ad alto-acido e ad alto-cloruro: il vantaggio di recupero a lungo-termine è significativo quando si sceglie il titanio puro.
Esperimenti in un piccolo laboratorio privi di acidi forti e alcali e contenenti fluoruro: i tubi riscaldanti al quarzo sono gli unici che possono essere abbinati.
Preparazione chimica a ioni misti non-sterile per quantità di piccole e medie-dimensioni a temperature moderate: selezionare i riscaldatori rivestiti in PFA-come apparecchiature transitorie transitorie.
Il quarzo e il PFA devono essere evitati in qualsiasi linea di produzione che contenga brodo di fermentazione di alto- valore per mitigare i rischi significativi di perdita di lotti associati al guasto delle apparecchiature.
Riepilogo
Il ciclo di recupero dell'investimento di quattro tubi riscaldanti anti-corrosione è determinato congiuntamente dal valore medio, dalle ore di funzionamento continuo annuali e dalla scala di produzione. Nelle piccole officine intermittenti a bassa-corrosione, l'acciaio inossidabile ha il ciclo di recupero più breve. Nei progetti di fermentazione sterile continua di medie e grandi dimensioni, il titanio ha la velocità di recupero dell'investimento più rapida, che si basa su basse perdite per guasti e vantaggi di risparmio energetico-. Il quarzo e il PFA sono economicamente razionali solo in condizioni di lavoro speciali, limitate e specifiche, e il loro ciclo di recupero sarà significativamente esteso se applicati a linee di produzione di massa su larga-scala. Per raggiungere un equilibrio tra l'investimento iniziale e i costi operativi a lungo-termine, le fabbriche dovrebbero abbinare i tipi di tubi di riscaldamento in base alla propria scala di produzione.