从海藻中生产-3油

赢创和帝斯曼的一个合资企业进行了一个广泛的自动化项目,使初始年产量能够满足目前行业对omega-3油总需求的15%左右。

这家合伙企业起源于20世纪80年代,当时美国国家航空航天局为了寻找可以在太空中生产食物的技术,现在从天然海藻中提取了世界上很大一部分的欧米伽-3油,这有助于保护野生鱼类免于对其油的过度开发,同时促进可持续水产养殖的发展。

在这个太空时代的故事背后,有一个由人、研究和技术组成的复杂网络,将荷兰的代尔夫特和内布拉斯加州的布莱尔联系在一起。这些联系生产Veramaris这是一家总部位于德国、投资2亿美元的合资企业evonik和荷兰公司皇家帝.它的目标是建立世界上第一个大批量生产从海藻中提取的omega-3油的设施,用于养殖鲑鱼。

帝斯曼拥有培养海洋生物的专业知识和开发和运营的生物技术能力,而赢创则专注于使用大规模发酵工艺的工业氨基酸生物技术。他们的突破结合了EPA和DHA -3 - 2脂肪酸中的一种特殊藻类,这种脂肪酸已被证明对鱼和人的健康至关重要。该菌株的独特能力使得藻类养殖的规模比以往任何时候都大。

虽然35年的研究和投资使这个项目成为可能,但要让一个高度自动化的工厂迅速建成并运行是另一个挑战。布莱尔工厂已经在生产另一种产品,因此在增加新的自动化能力和升级其他系统和设备以生产藻类油的同时,必须维护其生产流程。

这是一个点NovaTech该公司是一家在过程自动化领域拥有丰富经验的美国公司。该项目涉及利用现有工厂的一些能力,并将其用于生产omega-3油,这需要新的设备和控制。与此同时,该工厂的自动化系统进行了升级。可以说,基本上,我们的(自动化)箭袋里的每一支箭都被用上了。”位于马里兰州奥因斯米尔斯的NovaTech公司流程部门的全球销售副总裁德怀特·伍德说。

布莱尔工厂的自动化工程师David McBride补充道:“这是一个非常复杂、要求很高的项目,时间紧迫,而且有一个多元化的全球团队,因此,将所有设备整合到一起,并将其整合到现有的生产线上,同时分离出新的设备,是一项艰巨的任务。”

随着自动化项目的完成,该工厂能够生产足够的EPA和DHA,相当于每年从120万吨野生捕获的鱼中提取的量。这一初始年产量预计将满足三文鱼养殖业目前对omega-3油总需求的15%左右。

在维拉马里斯工厂的实验室里,欧米伽-3油是从海藻中提炼出来的。在维拉马里斯工厂的实验室里,欧米伽-3油是从海藻中提炼出来的。一个高度自动化的过程
NovaTech的项目包括分布式控制系统(DCS)升级和扩展的实施和集成;新的应用程序编程;高性能人机界面(HMI)的图形;S88批量管理软件;一个更新的实时数据历史学家应用程序;以及从旧版本到新的现代I/O平台的I/O迁移,以及启动和持续的现场支持。

“关键是在一个强大、可靠、灵活的系统中实施全套流程。它还需要高度自动化,这样工厂可以在最少的操作交互下有效地运行。”Wood解释道。

虽然许多公司可能从一个标准化的系统开始,但在项目开发过程中,为了使应用程序适合特定的过程,常常需要进行许多定制。

麦克布莱德说:“在另一个项目中,我们与一家更大的自动化供应商合作,他们拒绝满足我们的一些特殊需求,而是要求我们符合他们的模式。”“中型公司NovaTech更灵活,能够为我们提供定制解决方案。”

尽管某些程序和流程日益标准化和自动化,但在自动化过程中和周围的许多关键步骤仍然依赖于操作员的输入或人工干预。当操作员被打断处理其他任务时,可能会产生不合格的产品,需要昂贵的纠正步骤或产品处理。

DCS用于最大限度地减少这种潜在的操作员差异,同时提高自动化、一致性和可靠性。该系统监控关键变量,如流量、应用温度、压力、水平和材料输送/处理。虽然该工厂已经使用了NovaTech的D/3 DCS,但该系统得到了进一步升级,可以在高性能人机界面中显示实时工艺信息。自定义图形,使用动态对象从一个广泛的库,使操作者很容易控制过程,输入信息和与序列程序交互。

内布拉斯加州的Veramaris工厂从天然海藻中生产欧米伽-3油。内布拉斯加州的Veramaris工厂从天然海藻中生产欧米伽-3油。复制黄金批量
伍德说:“对于这个特定的项目,生产最终产品有非常严格的规格,所以每次都必须可靠、正确地执行批次。”“我们与客户一起了解需求,然后概述了自动化策略,从控制的角度满足他们的特定目标。”在项目进行期间,NovaTech还派遣了一组工程师到工厂现场。

发酵过程,如那些用于生产藻类油,可能是特别具有挑战性的控制由于许多变量。该过程包括准备容器、进入介质和下游储罐,以及管理数量、时间和温度,以培养对生产至关重要的有益微生物。

当制造商生产批次时,尤其是利用发酵生产时,他们试图每次都复制一个完美的“黄金批次”。为此,该项目集成了基于ISA s88的分层批量管理软件,旨在帮助减少周期时间和生命周期自动化成本。它还有助于控制和灵活性时,轻微的配方调整可能需要。

批量管理软件集成了配方管理和自动化层,因此操作员可以根据需要快速、轻松地开发、扩大、修改和调度批量生产配方。

将每个批次的历史与完美标准进行比较也是保持质量控制的一个重要因素。为了增强这种能力,该项目涉及到公司的升级OSIsoftπ体系(OSIsoft于2021年被Aveva收购),这是一个具有高效数据库的实时数据历史学家应用程序。应用程序将过程控制系统的数据记录到压缩的时间序列数据库中。这提供了一个具有实时历史预测洞察力的制造站点。

Wood解释道:“对产品数据的实时和历史访问非常重要。“有了快速检索此类信息的能力,企业就可以更稳定地生产出质量和完整性最高的产品。”如果产品在现场出现问题,它可以简化跟踪和故障排除。”

NovaTech的8000系列平台是一个远程I/O系列,与D/3 DCS高度集成。Wood说:“通过更好的诊断、故障排除和资产管理能力,这种组合促进了更大的自动化。”“通过使用这种配置,我们可以深入到控制器,深入到特定的I/O卡,这样操作人员就不必亲自去现场获取特定卡的状态。”

由于该项目涉及到硬件、软件和工程需求,NovaTech在工厂实施之前在他们的设备中进行了测试。该公司还与当地承包商Interstates Electrical Contractors合作,为新的I/O布线,并在启动和调试期间提供一般支持。

伍德补充道:“即使拥有最先进的制造设备、控制和生产自动化设备,这些设备的应用方式对项目的成功也至关重要。”

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