Podrobno

Avtomatizacija procesa koncentriranja raztopin proteinov z uporabo komunikacijskega protokola OPC
ID JAGODIČ, TILEN (Avtor), ID Kamnik, Roman (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Dermol - Černe, Janja (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (7,06 MB)
MD5: DEABD7C30575C6FBD24BAC125E33F39E

Izvleček
Biofarmacija je veja farmacije, ki se ukvarja z raziskavami in proizvodnjo bioloških zdravil. Biološko zdravilo je zdravilo, ki vsebuje eno ali več zdravilnih učinkovin, pridobljenih ali izoliranih iz živih organizmov in je namenjeno zdravljenju bolezni ali genetskih motenj. V proizvodnji bioloških zdravil ima proces koncentriranja raztopine proteina in izmenjave pufra pomembno vlogo pri biofarmacevtskem čiščenju. Pri starejših sistemih za izvajanje procesov koncentriranja se za spremljanje masne koncentracije raztopine proteina med izvajanjem koncentriranja uporabljajo tehtnice in merilniki pretoka. Z novejšimi tehnologijami so se pojavile naprave, ki merijo masno koncentracijo neposredno med procesom v realnem času. V magistrskem delu sem se osredotočil na uporabo procesno analizne tehnologije (PAT), s katero lahko spremljamo ključne procesne parametre in pridobimo sprotne informacije o kakovosti izdelka med procesom. Pri implementaciji tehnologije PAT so uporabljene napredne naprave za sprotno analizo, kot je sistem CTech FlowVPX, ki meri masno koncentracijo raztopin proteinov z UV-Vis spektroskopijo. Sistema Sartoflow Advanced in PendoTECH sestavljajo krmilni elementi in senzorji, ki so potrebni za izvajanje procesov koncentriranja proteinske učinkovine, uporabljena pa sta kot glavna sistema za izvajanje procesov koncentriranja in izmenjave pufra. Pri magistrskem delu sem vzpostavitev komunikacije med sistemom za koncentriranje in napravo za sprotno analizo zasnoval na protokolu OPC (angl. \emph{Object Linking and Embedding for Process Control Protocol}). To je komunikacijski protokol za digitalni prenos časovno neobčutljivih informacij, namenjen povezovanju sistemov vodenja z nadzornim nivojem. Opisani in uporabljeni sta dve različici protokola, protokol OPC UA in protokol OPC Classic. Protokol OPC UA omogoča neodvisnost od operacijskih sistemov in razširljive varnostne funkcije, za uporabo protokola OPC Classic pa je potreben operacijski sistem Windows. V teoretičnem delu magistrskega dela so opisani potek procesa koncentriranja in izmenjave pufra ter naprave in tehnologije, ki so bile pri delu uporabljene. V praktičnem delu je opisana izvedba preizkušanja različnih metod izmenjave podatkov med sistemi, vključno z tuneli OPC in neposredno povezavo prek lokalnega omrežja. Magistrsko delo vsebuje tehnične opise uporabljenih naprav, opis razvoja in testiranja programske kode za komunikacijo OPC ter opis integracije merilnih naprav s procesnimi sistemi. Rezultati testov kažejo, da je mogoče s povezovanjem naprav in uporabo protokola OPC avtomatizirati proces glede na vrednost koncentracije raztopine proteina, izboljšati natančnost meritev ter zmanjšati tveganje za človeške napake. Za primerjavo sem vzpostavil tudi prenos informacij prek analogne povezave med napravami, s čimer so se pokazale pomanjkljivosti take povezave. Z izvedeno rešitvijo s protokolom OPC je mogoče implementirati procesno analizno tehnologijo v izvajanje procesov, hkrati pa uporabiti podobno rešitev na ostalih sistemih v laboratoriju.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:protokol OPC, biofarmacija, procesno analizna tehnologija, koncentriranje, raztopina proteina
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FE - Fakulteta za elektrotehniko
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-169143 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:236207363 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:14.05.2025
Število ogledov:407
Število prenosov:62
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Automation of the protein solution concentration process using the OPC communication protocol
Izvleček:
Biopharmacy is a branch of pharmacy that focuses on the research and production of biological drugs. A biological drug is a medication that contains one or more active substances derived from or isolated from living organisms and is intended for the treatment of diseases or genetic disorders. In the production of biological drugs, the process of protein solution concentration and buffer exchange plays a crucial role in biopharmaceutical purification. In older systems used for concentration processes, mass concentration monitoring of the protein solution during concentration is performed using scales and flow meters. With technological advancements, new devices have emerged that allow real-time measurement of mass concentration directly during the process. This master's thesis focuses on the use of Process Analytical Technology (PAT), which enables the monitoring of critical process parameters and provides real-time information on product quality during the process. The implementation of PAT involves advanced devices for real-time analysis, such as the CTech FlowVPX system, which measures the mass concentration of protein solutions using UV-Vis spectroscopy. The Sartoflow Advanced and PendoTECH systems consist of control elements and sensors necessary for carrying out protein concentration and buffer exchange processes and are used as the primary systems for these processes. In the master's thesis, the communication setup between the concentration system and the real-time analysis device was designed based on the OPC protocol (Object Linking and Embedding for Process Control Protocol), which is a communication protocol for the digital transfer of non-time-critical information, intended for connecting control systems with supervisory levels. Two versions of the protocol were described and used: OPC UA and OPC Classic. OPC UA ensures independence from operating systems and offers expandable security features, whereas OPC Classic requires a Windows operating system. The theoretical part of the thesis describes the process of concentration and buffer exchange, as well as the devices and technologies used in the study. The practical part involved testing various data exchange methods between systems, including the use of OPC tunnels and direct connections via a local network. The work includes technical descriptions of the devices used, the development and testing of OPC communication software, and the integration of measurement devices with process systems. Test results show that connecting devices using the OPC protocol enables process automation based on protein solution concentration values, improves measurement accuracy, and reduces the risk of human error. For comparison, an analog connection between devices was also established, demonstrating the shortcomings of such a connection. The implemented OPC-based solution facilitates the integration of Process Analytical Technology into process execution, while a similar solution can be applied to other laboratory systems.

Ključne besede:OPC protocol, biopharmaceutics, process analytical technology, concentration, protein solution

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj