[싸토리우스 제품 소개] 다양한 세포배양을 가능하게 하는 배양기 시스템 Ambr®250 Modular

 

 

Ambr250 modular(Advanced Benchtop Biorector System for Parallel Cell Culture and Microbial)는 최소 100ml부터 최대 250ml까지 배양 가능한 일회용 배양기 시스템으로써, 하나의 시스템을 통해 미생물 발효 뿐만 아니라 동물 세포 배양, 마이크로캐리어를 이용한 배양까지 모두 가능합니다. 또한 최대 8대까지 동시에 운영 가능한 시스템으로써 공정 개발 및 최적화, 스케일업/다운 모델 구축을 쉽고 빠르게 구현해낼 수 있습니다.

 

<특징 및 장점>

  • 탁월한 생산성 Productivity

 

 

 

 

 

 

 

일회용 배양용기에 배양 상태를 모니터링 할 수 있는 센서(pH, 용존산소량, 온도) 뿐만 아니라 포도당(glucose), 염기(base) 등 액상 첨가물을 보관할 수 있는 저장소, 자동으로 배양용기에 액상 첨가물을 주입할 수 있는 실린지 펌프까지 모두 통합되어 있습니다. 더불어 1명의 연구원이 최대 배양기 8대까지 동시 운영이 가능하며, 이를 통해 실험 준비 소요 시간(Set-up time) 및 실험 소요 시간(turn-around time)을 최소화할 수 있습니다.

 

 

  • 스케일 업(scale up) 및 스케일 다운(scale down) 모델 구현

 

Ambr250 modular에 사용되는 일회용 배양기의 작업 부피(working volume)는 최소 100ml, 최대 250ml로써 평소에 많이 볼 수 있었던 배양기와는 달리 작은 용량의 배양기입니다. 크기는 작지만 상업 생산에 사용하는 배양기와의 기하학적 유사성(geometrical similarity)을 가지고 있어 스케일 업 및 스케일 다운 모델을 쉽게 구현할 수 있습니다.

 

 

  • 사용편의성 ease of use

 

센서, 액체 저장소, 실린지 펌프가 모두 통합되어 있는 배양기를 1분 이내로 손쉽게 설치 후 배양 공정을 시작할 수 있습니다. 사진과 같이 배양용기를 시스템에 연결만 하면 바로 배양기를 운영할 수 있으며, 튜빙이나 필터를 연결하고, 유리로 된 배양 용기와 액세서리를 멸균하는 작업을 하지 않아도 됩니다. 연구원이 배양 공정을 시작하기 위한 준비를 고민하기보다 실험 설계 및 배양 공정 연구에 더욱 집중할 수 있습니다.

 

 

  • 확장성 expandable

Ambr250 modular system은 모듈화 되어있어 최대 8대까지 쉽게 확장 가능합니다. 실험실을 새롭게 만드실 뿐만 아니라 사업을 증축할 때에도 부가적인 유틸리티 시설을 설치할 필요 없이 간편하게 배양기 대수를 늘릴 수 있습니다.

 

 

  • 다양한 어플리케이션 구현 가능 A wide range of cell types 

 

 

Ambr250 modular system에 적용할 수 있는 배양 용기는 3가지 종류가 있습니다. 물론, 하나의 시스템에 장치 변경 없이 배양 용기 3종류 모두 사용할 수 있으며, 배양하고자 하는 세포에 따라 배양 용기만 선택하면 원하는 배양 공정을 진행할 수 있습니다. 동물 세포 배양, 미생물 발효 뿐만 아니라 재생의학 분야 관련 다양한 어플리케이션에 적용 가능합니다. (CHO, HEK293, Vero, BHK, T-cells, CAR-T, hMSC, PBMNC, ES, iPS 등)

 

 


 

지금까지 ambr250 modular system에 대해 간략히 알아보았습니다. 더 자세한 사항이 알고 싶으신 분들은 아래 링크를 통해 문의해주시면 친절히 답변해드리도록 하겠습니다.

 

 

[싸토리우스 제품 소개] 성분 분석을 위한 자동화 분석기! Nova BioProfile Flex Ⅱ

 

싸토리우스 코리아가 세포의 성분 분석을 위한 자동화 분석기인 BioProfile FlexⅡ를 통하여 다양한 파라미터의 데이터화를 지원합니다.

 

 

BioProfile FlexⅡ는 센서의 소형화로 2개의 micro card로 lactate와 glucose 같은 chemistry 및 pH등의 측정을 기본으로 지원하며, 265μL

의 샘플로 16가지의 파라미터를 측정하는 다재다능한 장비입니다. 추가옵션으로 삼투압 측정 및 CDV 측정이 가능하며, 삼투압과 같은

경우 Advanced Instrument사의 장비를 탑재함으로써 정밀한 측정이 가능합니다. 또 별도의 CCD 소자를 내장하여 세포 배양의 결과

평가에 필수적으로 사용되는 viability를 측정할 수 있습니다. BioProfile FlexⅡ의 장점으로는 매우 쉽게 조작 가능한 인터페이스와

카트리지 기반의 간단한 유지보수 방식이라고 말할 수 있습니다.

 

 

추가적으로 저희 싸토리우스의 핵심장비인 Ambr15, Ambr250HT와 integration을 통해 각 vessel의 glucose에 대한 feedback 제어할 수

있으며, autosampler 모듈을 통해 일반 배양기에서도 실시간으로 샘플링 및 데이터 분석이 가능합니다. 분석된 데이터는 OPC-UA

기능으로 SCADA로 전송이 매우 용이하며, Auto QC 용액을 통해 자동으로 calibrate된 파라미터를 검증할 수 있고 최대 장점인

21 CFR Part 11을 준수하여 전자서명 및 audit trail을 지원하고 있습니다.

 

 


 

동영상

1. BioProfile FLEX2 Cell Culture Analyzer [KO]

2. BioProfile Flex 2 with ambr® 15 integration [KO]

 


 

 

지금까지 Nova BioProfile FlexⅡ를 알아보았습니다. 더 자세한 사항이 알고 싶으신 분들은 아래 링크를 통해 문의해 주시면 친절히 답변해드리도록 하겠습니다.

 

 

[싸토리우스 제품 소개] 셀뱅킹을 위한 자동 충전 시스템! 싸토리우스 Fill-It

싸토리우스 코리아가 셀뱅킹 과정에서 자동 충전을 도와 업무 생산성을 높여주는 Fill-It을 통해 여러분의 원활한 워크플로우를 지원합니다. Fill-It은 세포 및 기타 액체류를 셀 보관 튜브에 신속하게 자동적으로 분배하는 제품으로, Fill-It을 사용하면 세포주 라이브러리, 스크리닝 작업 또는 GMP 생산 세포 은행을 위한 고품질의 뱅킹 튜브를 신속하게 생성할 수 있습니다.

Fill-It은 24, 48, 96 튜브 랙에 고정된 튜브캡을 자동적으로 제거 및 교체하는 기능이 포함되어 있으며, Nunc, Matrix 및 Corning 제조사의 튜브 사용이 가능합니다. 사용자 친화적인 간단한 인터페이스 구성을 가지고 있어 사용하기 편리하며, 일회용 멸균 튜브를 통해 액체를 분배하기 때문에 교차 오염의 위험 없이 무균 작업이 가능하다는 장점이 있습니다.

* Fill-It Features

또한 Fill-It은 GMP 준수가 필요한 시설에 적합한 검증된 장비로, 동물 세포와 미생물 세포 뿐 아니라 비 생물학적 액체의 보관용에도 사용 가능하며, 냉동 전 냉동 보존제와 접촉하는 시간을 최소화하기 때문에 고품질의 세포주를 생성할 수 있습니다.

자동 충전 시스템인 만큼 튜브에 지정된 부피만큼의 액체를 빠르게 채우고 캡을 균일하게 장착하여 시료의 일관성도 높일 수 있습니다. 자동화 기능을 이용하여 많은 양의 뱅킹 튜브를 수동적으로 반복 조작하는 작업자의 위험을 즐일 수 있으며, 불필요한 QC 비용을 감소시킬 수 있습니다. 수동 처리에 비해 오염 위험이 낮기 때문에 시료의 무결성을 유지하는 데 도움이 되기도 합니다.

 


 

지금까지 셀뱅킹을 위한 자동 충전 시스템 싸토리우스 Fill-It에 대해 알아보았습니다. 더 자세한 사항이 알고 싶으신 분들은 아래 링크를 통해 문의해주시면 친절히 답변해드리도록 하겠습니다.

 

품질고도화를 위한 공정 데이터 분석, 그것이 궁금하다!

안녕하세요.

싸토리우스 코리아입니다.

지난 시간에는 공정분석기술에 대해 살펴보았습니다.

오늘은 공정의 효율적인 설계 및 공정 데이터 처리 방법에 대해

알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다 🙂

빅데이터는 최근 사물 인터넷(IoT) 기술과 더불어 가장 유명해진 키워드입니다.

지난 번 살펴보았던 최신 기술의 공정 분석 센서를 통해 얻은 여러 변수의 실시간 데이터는

기존 공정 데이터의 정보량에 비해 빅데이터에 가까운 방대한 양이 되었습니다.

그렇다면 이렇게 방대한 양의 데이터를 어떠한 방법을 통해 쉽게 풀어서

효율적인 설계와 데이터 처리를 하는 걸까요?

지금 바로 살펴보도록 하겠습니다!

기존의 공정을 최적화하는 방법에는 여러가지 방법이 있지만

그 중에서도 한 번에 하나의 조건을 바꿔서 실험을 해보는 고전적인 방법이 있습니다.

이러한 방법은 조건 결과에 대해 예측이 불가능하며,

많은 비용이 투자되지만 효율성은 떨어지는 단점이 있습니다.

이러한 조건으로 도출된 의약 생산은

결코 좋은 품질의 의약품으로 연결될 수가 없기 마련입니다.

그렇다면 최근 화두인 품질고도화(Quality-by-Design, QbD)에서 언급되는

실험디자인을 사용한 소프트웨어로 최적화된 공정 변수를 도출해내는 방법을 알아볼까요?

기존 조건을 한 단계씩 변화를 주는 방법에 비해,

실험계획법은 각 조건의 최소값과 최대값의 조건을 가지고 프로그램의 조합을 만들어 줍니다.

위에서 설정한 공정 변수들의 조합으로 볼 결과에 대해서도

미리 범위를 설정하여 기준치를 설정합니다.

소프트웨어가 임의로 설정해 준 조건의 조합을 가지고 실험한 결과를 입력하고,

입력한 값을 토대로 최적의 공정 범위를 계산하게 됩니다.

현장에서 일어날 수 있는 잡음 요소를 포함하여

시뮬레이션한 결과를 그래프를 통해 확인할 수 있고,

이를 통해 우리는 공정의 최적화를 위한 최적의 공정 변수 범위를 도출할 수 있습니다.

또한 후술할 다변량 분석 소프트웨어를 활용하여

공정이 제대로 진행되었는지 비교 분석하는 토대로 활용할 수 있습니다.

앞서 본 실험계획법에서는 원하는 조건의 범위 안에서

최적의 공정 변수 범위를 도출하는 방법에 대해 알아보았습니다.

이번에는 최적의 공정 변수 범위를 통해 진행한

수많은 데이터들을 비교 분석하는 다변량 분석에 대해 알아보겠습니다.

다변량 분석이란?

여러 변수에 대한 효과를 개별로 보는 것이 아닌

동시에 분석하는 통계 기법을 의미합니다!

공정 변수와 결과에 대한 인과 분석을 간단하고 쉽게 할 수 있는 강점이 있습니다.

아직은 이해하기 살짝 어려우신 분들을 위해

간단한 예시를 통해 실제 현업에서 사용되고 있는 공정 분석에 대해 알아볼까 합니다.

일반적으로 우리가 처음 접하게 될 그래프는

모든 공정 변수들이 배치가 진행되면서 나타나는 개별 그래프들을 겹쳐 보는 그래프입니다.

개별 변수들의 트렌드는 바로 확인이 가능하지만

결과적으로 어떤 배치에 문제가 있는지를 알기는 불가능합니다.

그렇다면, 아래 그래프도 한 번 살펴보겠습니다!

위 그래프는 하나의 으로 요약되었습니다.

선의 기울기가 변하는 것은 각각의 공정 변수들이 시간 대비 변한 양을 바탕으로 결정됩니다.

기울기가 급격하게 변하는 부분은 어떤 것을 의미할까요?

바로 공정 변수 중에 큰 폭으로 변화한 변수가 있다는 것을 의미하게 됩니다.

붉은 점선을 벗어나는 배치가 있을 경우에는

배치 공정 데이터들의 평균을 크게 벗어났다는 것을 의미합니다.

위 그래프와 같이 평균을 크게 벗어난 배치의 특정 시점에 대해

어떤 공정 변수가 원인이었는지, 그 공정 변수는 해당 배치에서 어떤 기록을 가지고 있었는지

작업자들이 쉽게 확인할 수 있게 됩니다.

예시와 같이 pH가 공정 전반에 문제가 있음을 확인할 수 있으며,

이에 따라 우리는 pH 센서의 상태나 케이블의 연결 문제를 제일 먼저 의심해 볼 수 있습니다.

혹은 이와 연관되어 있는 이산화탄소 가스 공급의 문제,

Base 주입 장치의 문제 등 빠르게 원인을 찾아낼 수 있는 단서를 제공합니다.

위에서 본 것과 같이 앞으로의 공정은 실험계획법으로 시작하여 수립한

최적의 공정 변수 조건을 가지고 배치를 진행하게 되며,

이렇게 진행한 누적된 공정 데이터를 분석하여

원인을 찾아 내고 생산 공정에 반영하여 효율성을 제고할 수 있게 됩니다.

여기서 중요한 점은

바로 데이터 분석과 통계에 대한 기반 지식이 크게 필요하지 않다는 점입니다.

우리가 해야 할 일은 그저 알맞은 공정 변수를 선택하는 것과 정확한 데이터의 입력입니다.

이렇듯 공정의 첨단화와 혁신은 그리 멀지 않은 곳에 있는 것 같네요!


지난 시간에 이어 오늘은 품질고도화를 위한

공정 데이터 분석 방법에 대해 알아보았습니다.

조금이나마 여러분에게 도움이 되었으면 합니다!

그럼, 다음 시간에 더 유익한 정보로 돌아오겠습니다.

다음에 만나요!

▼ 공정분석기술에 대해 더 알고 싶다면? ▼

 

공정 분석 기술, 그것이 궁금하다!

안녕하세요.

싸토리우스 블로그 지기 토리입니다 🙂

생산 현장에서는 생산 과정에서 문제가 없었음을 확인하여

생산 제품의 품질을 간접적으로 확인하거나 보장하는 경우가 많은데요.

단일클론항체 공정을 포함하는 바이오 의약품 생산 공정중의 중요 parameter를 모니터 하여

특정 부분에 문제가 발생하는 즉시, 혹은 발생 전에 미리 대책을 세우고 대응해서

정상적인 생산을 할 수 있도록 하는 것이 중요합니다!

이러한 parameter 기록은 비단 생산 과정에서만 중요한 것이 아니라

연구 개발 단계에서도 심도 있게 고찰되고 있으며, 그 중요성은 나날이 커지고 있는데요!

오늘은 QbD 관점에서 미리 parameter들이

연구 개발 및 생산 단계에서 어떻게 다뤄지는지 알아볼까 합니다 🙂

우선 PAT란 무엇인지 알아볼까요?

PATProcess Analytical Technology의 줄임말로

우리나라 말로는 ‘공정분석기술’ 이라고 하는데요!

미국 FDA(Food and Drug Administration)에서 권고하는

제약 품질 고도화(QbD-Quality by Design)를

보다 가속화하기 위해 사용하는 도구 중 하나입니다.

일반적으로 생물반응기를 통한 공정을 진행할 때 사용하는

실시간 센서는 pH센서와 DO센서가 있는데요.

먼저, 실시간 측정 센서의 방식과 그 특징에 대해 알아볼까요?

실시간 측정은 데이터가 연속적으로 기록되는 것을 의미하는데요.

공정 분석을 위해 사용되는 PAT 실시간 측정 센서에는

설치되는 위치에 따라 총 3가지 방식으로 나뉘어 부릅니다.

< In-line >

반응 용기 내의 배양액에 직접 접촉하여 측정하는 방식

< On-line >

우회라인을 통해 배양액과 접촉하고 반응 용기 내에서는 접촉하지 않는 방식

< At-line >

특정 시간마다 반응 용기에서 배양액을 샘플링하여

따로 준비한 분석장비를 통해 그 내용을 분석하는 방식으로,

대부분의 분석장비들이 해당

여기서 잠깐!

On-line 방식의 경우

실시간(Real-time)과 반대되는 개념인 비 연속 샘플링에서 나온

Off-line과 상반되는 단어로 사용될 수도 있으며,

위에서 언급한 센서의 설치 위치에 따른 용어로도 사용되니

혼동되지 않도록 유의하시기 바랍니다!

그렇다면 이제 실시간 측정 센서의 종류에 대해 알아볼까요?

실시간으로 측정되는 변수에는 pH, DO, 온도 외에도 다양한 것들이 존재하는데요.

모두 공정이 문제없이 진행되고 있는지 측정하는 것으로,

최근에는 세포 배양액 내의 Glucose / Lactate 농도의 측정,

VCD(Viable cell density – 배양액 내 살아있는 세포수),

탁도, 배양 공정 시 발생하는 기체 분석 센서 등으로

최고의 배양 조건을 만드는 기술이 다양한 형태로 소개되고 있습니다.

* 다양한 종류의 실시간 공정 분석 센서

이번 시간에는 측정된 신호가 배양기에서

어떻게 처리되는지에 대한 원리만 간략하게 살펴볼 텐데요!

신호 처리에는 디지털 방식아날로그 방식이 있습니다.

공정 변수는 정밀하게 측정이 필요한 만큼

신호 처리에 끊김이 없는 아날로그 방식이 선호되어 왔으나,

최근에는 전자 공학 기술의 발달로 디지털 방식이 많이 사용되고 있다는 사실!

이는 장비 내부 회로가 발열에 의해 저항값이 바뀌면서 신호에 주는 영향을 받지 않게 하며,

디지털로 전송된 신호를 해석 시에만 아날로그로 변환하여 신뢰도를 높입니다.

보다 정확하고 신뢰성 있는 측정을 위한 기술의 산물이라고 할 수 있겠죠?

① 정전 용량 방식의 실시간 세포 수 측정

세포의 수를 측정하는 가장 쉬운 방법은 바로 카메라 모듈(CCD)을 통해 사진을 찍어

이를 보기 좋게 영상 처리하여 세포 수를 프로그램이 직접 확인하는 방법인데요.

BUT!

이 측정 방법의 경우 발암물질인 Trypan Blue 염료가 사용되고,

측정 시간이 길다는 단점이 있습니다.

따라서 최근에는 샘플링의 횟수도 줄이면서 안전성을 위해

정전 용량을 이용한 세포 수 측정 센서가 각광을 받고 있는 상황입니다.

* 센서의 전극 신호로 인해 분극된 세포

정전 용량을 이용한 세포 수 측정 방식은

배양액 안에 있는 세포들을 분극시켜 측정하기 때문에

직접 샘플링을 해서 카메라 장비로 촬영을 해야 하는 수고로움을 덜 수 있습니다.

분극이란?

분극은 우리 실생활에서 정전기 현상과 비슷하다고 생각하시면 되는데요.

무질서하게 배치된 전하게 일시적으로 재배열 되면서 도채와 비슷한 성질을 띄는 것을 말합니다.

세포를 순간적으로 분극시켜서 측정하기 때문에

실시간으로 세포의 양을 추적하기가 용이한 방식이랍니다!

② 흡광도를 통한 미생물 성장 측정

흡광도는 빛이 어떤 매질을 투과할 때

빛을 얼마나 흡수하는지를 측정한 값인데요.

동물 세포는 분극이 되기 때문에 충분히 큰 크기이지만

미생물의 경우는 그 크기가 동물의 20%에 머무르기 때문에 분극이 잘 되지 않습니다.

따라서 미생물 공정에서는 흡광도를 통한 측정 방식을 많이 사용하고 있습니다.

* 흡광도 센서의 주요 구성

위 그림과 같이 센서가 매질인 배양액을 통과하고 들어온

빛의 세기를 감지하여 미생물의 성장 속도를 파악하는 것인데요.

배양액이 빛을 많이 흡수할수록 더 많은 전기 신호를 배양기로 보내게 설계되어 있고,

이를 통해 배양기에서 손쉽게 미생물의 성장 정도를

실시간으로 관측하여 최적의 공정 종료 시점을 산출할 수 있답니다!

③ 대사물질 측정

Glucose는 동물 세포 배양이나 미생물 배양 모두에서

매우 중요한 지표로 자리매김하고 있습니다.

배양액 안에 있는 세포나 미생물의 성장 촉진을 위해 Glucose를 일정량 투입하게 되는데

이 때 투입되는 양의 효율적인 조절을 통해 높은 성장 효율을 이끌어낼 수 있습니다.

* 대사 물질 분석의 원리 및 측정 프로브의 내부 구조

측정의 경우에는 기존의 분석 장비가 채용하는

효소 반응 멤브레인을 이용한 측정 방식을 사용하고 있는데요.

이 방식의 경우 신뢰도가 매우 높으며,

연속 측정 시 배양액의 손실이 없도록 하기 위해

샘플링 프로브의 하단부에 특수한 단방향 투과성 멤브레인을 사용합니다.

이 멤브레인은 Glucose와 Lactate의 입자만을 통과시켜

유로(Flow path) 내부에 흐르고 있는 전달 버퍼를 통해 센서로 이동합니다.

④ 배출 가스 측정

위에서 살펴보았듯 미생물 성장에 있어 성장의 정도를 보는 것이 흡광도라고 하면

배출 가스는 성장의 효율을 보는 지표라고 할 수 있는데요!

공급된 산소와 이산화탄소 비율 그리고 미생물이 소비하고 남은 산소와 이산화탄소 비율과 배양기의 크기를 통해

성장 효율의 중요한 지표인 산소 소비량과 이산화탄소 배출량을 알 수 있게 됩니다.

* 배출 가스 분석 장비의 작동 모습


지금까지 PAT 공정분석기술에 대해 알아보았는데요.

다음 시간에는 공정분석 기술을 통해 얻은 많은 양의 데이터를

품질고도화를 위한 데이터 분석을 통해 분석하는 방법을 알아볼까 합니다.

그럼, 다음 시간에 다시 돌아오겠습니다!

[싸토리우스 제품 소개] PID 제어 시스템 및 배양기 제어 요소의 이해

안녕하세요.

싸토리우스 블로그 지기 토리입니다 🙂

공정을 유지하는 시스템 중

기계를 작동하는 힘만큼 중요한 것이 바로 제어 과정일 텐데요!

오늘은 산업 전반으로 널리 사용되는

PID 제어 시스템에 대해 알아보도록 하겠습니다.

PID 제어는 목표치와 공정값의 차이를 개선하기 위해서 사용하며,

생물배양기에서도 폭넓게 적용되고 있는데요.

생물배양기는 다양한 공정 변수를 안정적으로 조절해야

좋은 품질의 의약품을 생산할 수 있습니다.

배양기 내부 환경은 가스, 공급, 교반, 피드 등

다양한 외부 효과에 의해 실시간으로 변하기 때문에

이에 따른 온도 제어 및 PH와 용존 산소 제어가

안정적으로 이루어져야 하는데요.

그렇다면,

안정적인 공정값을 유지하기 위해서는 어떻게 해야 할까요?

입력 요소

출력요소

PH

Pump

PO2

TEMP

Gas Flow Controller

Foam

Level

Stirrer

Flow Rate

Conductivity

Valve

 

공정값을 유지한다는 것은

목표치가 존재한다는 것을 의미하며,

공정값을 확인하기 위해서는 센서가 필요합니다.

실제로 배양기에서는 다양한 종류의 센서를 통해

내부의 상태를 확인하고 있는데요!

센서에서 들어오는 값과 사용자가 장비에 입력한 목표치와 비교하여

차이가 발생할 경우,

PID 제어기에서 계산된 값을 바탕으로

배양기의 펌프나 교반기, 밸브 등을 조절하여

알맞은 환경이 유지될 수 있도록 해야 합니다.

이때, 안정적으로 목표치에 도달하기 위한 설정이

바로 P(비례) / I(적분) / D(미분) 제어 변수를 조절하는 것입니다.

비례제어란?

비례제어는 현재 얼마의 차이가 있고,

이 차이를 없애기 위해 얼만큼 더 움직이면 되겠다고 생각하는 것입니다.

비례제어는 Gain(Kp)과 %(Proportional Band) 단위의

2가지 방식으로 표현하는데요!

사용하고 계신 장비에서 단위가 없다면

Gain, %면 PB를 사용하는 장비라고 보시면 됩니다.

서로 역수 관계이기 때문에 Gain을 늘리면

반응속도가 늘어나고,

PB는 반대로 동작하게 되는 점 참고하세요!

적분제어란?

적분제어는 비례제어를 통해 움직인 결과에서

모자란 양을 채워주는 역할을 하는데요!

비례제어는 현재의 오차를 정밀하게 반영하지 못하는 단점이 존재하는데

비례제어가 만든 오차의 양을 누적하여 적분제어가 보장 동작을 하게 됩니다.

적분동작의 핵심은 보상 동작에 사용하기 위한

동작량을 ‘시간’ 단위로 볼지,

혹은 단위 시간에 몇 ‘회’ 단위로 판단할지에 따라 달라지게 되는데

일반적으로 1회 보상 동작을 ‘시간’ 단위로 설정하는

제어기를 많이 사용하며,

이 경우 변수의 크기를 늘릴수록(단위 시간을 늘릴수록)

공정값의 반응 속도가 더뎌진답니다!

미분제어란?

마지막으로 미분제어는 공정값과 목표치의 차이가

단위 시간당 얼마나 변화하는지를 감지하여

미리 보상 동작을 하는 개념으로,

아직 일어나지 않은 오차에 대해 기민한 반응을 보이는데요!

미분제어는 신속한 반응이 장점이지만,

반대로 생물배양기와 같이 센서에서 변화를 감지하기까지

시간이 다소 소요되는 유체 기반의 공정 황경에서는

미분제어를 사용하지 않습니다.

미분제어의 경우 시간/회 방식만 존재하며,

미리 계산할 보상 동작에 대해 단위 시간 정보만 필요하기 때문에

적분제어와는 다르게 1가지 방식만 존재한다는 점!

그럼 이제 간단한 사례를 통해

공정을 제어하는 방법에 대해 알아볼까요?

첫 번째로 목표치에 공정값이 느리게 도달할 경우는 어떻게 조절하면 될까요?

이는 반응 속도가 느리다고 판단할 수 있기 때문에

비례 제어가 Gain이라면 값을 증가하거나,

PB라면 값을 감소시켜 반응 속도를 향상시킬 수 있습니다.

적분 제어의 경우에는 시간/회를 사용하는 경우 값을 감소시켜서

보상동작의 주기를 빠르게 하여 반응 속도를 증가시킬 수 있겠죠?

목표치에 진동을 하면서 접근하는 경우는 어떨까요?

이 경우는 생물배양기에서 미분제어를 사용하는 경우

주로 나타나는 현상으로,

미분제어기가 켜졌는지 확인하여 OFF로 만들어 주시거나

비례제어를 조절하여 반응 속도를 감소시키는 방법이 있습니다.

마지막으로 공정값이 강한 진동을 할 때,

즉 목표치를 기준으로 위아래로

심하게 분안정한 값을 출력할 때의 경우에는

적분 제어기의 단위 시간 값을 늘려서

시간/회 동작이 느리게 반응할 수 있게 조절하고,

복합적으로 비례 제어도 줄여주는 방향을 권장한답니다!


지금까지 PID 제어 시스템과 배양기 제어 요소에 대해 알아보았는데요.

0.1L부터 5,000L까지의 배양 부피를 가지는

싸토리우스 배양기에 대해 자세히 알고 싶다면

아래 링크를 클릭하세요!

달콤하고 씁쓸한 초콜릿의 비밀! ‘SIMCA’를 활용한 초콜릿 맛의 최적화

안녕하세요. 싸토리우스 블로그 지기 토리입니다. 🙂

하루쯤은 달~달~ 해져도 좋은 날, 발렌타인데이(Valentine Day)! 발렌타인데이는 좋아하는 사람에게 초콜릿을 건네며 사랑을 고백하는 날입니다. 여러분의 사랑 고백은 성공하셨나요~? 토리는 솔로지만 오늘만큼은 초콜릿과 함께 달콤한 하루를 시작해보려고 합니다. 발렌타인데이인 오늘 토리가 가져온 이야기는 무엇일지 궁금하시죠! 오늘의 주제는 바로 초콜릿 맛을 최적화 시켜주는 데 도움을 주는 싸토리우스 데이터 분석 소프트웨어 ‘SIMCA’ 입니다. 초콜릿을 만들 때 가장 중요한 것 중 하나는 ‘카카오빈을 그라인딩하는 시간’이라고 해요. 그럼, 지금부터 가장 맛있는 초콜릿을 만들러 함께 떠나 볼까요? ^^

● 완벽한 맛의 초콜릿을 만드는 방법은?

맛있는 초콜릿은 단순히 적절한 양의 설탕과 코코아를 배합하거나 생산 공정을 조정한다고 해서 달성되지 않습니다. 최적의 맛을 내기 위한 재료의 가공을 통해 초콜릿 판매에서 적절한 수익을 얻기 위해 “카카오빈을 그라인딩 하는 시간”이 가장 중요하답니다. 그렇다면 가장 맛있는 초콜릿을 만들기 위해선 그라인딩 시간을 어떻게 조절해야 할까요~? 오늘은 초콜릿의 원재료와 공정을 적절히 조화시켜 최상의 초콜릿 맛을 얻는데 도움을 주는 싸토리우스의 데이터 분석 소프트웨어인 SIMCA에 대해 알아보도록 할게요!

● SIMCA, 초콜릿 공정을 최적화하다!

SIMCA 소프트웨어의 주 분석 분야인 MVDA(다변량 분석, Multivariate Data Analysis)는 주로 산업에서 공정의 최적화를 위해 사용됩니다. 따라서 초콜릿 제조 공정에도 적용시킬 수 있는데요, 초콜릿 공정에서 가장 긴 소요 시간을 갖는 카카오빈을 볶은 후 발효시키는 공정보다, 정확한 카카오 함량을 계량한 후 일정 시간만큼 그라인딩하여 부드러운 페이스트 형태로 만드는 공정이 맛에 더 중요한 영향을 끼치는 점을 쉽게 알 수 있었습니다! 😀

우리가 흔히 접할 수 있는 프리미엄 초콜릿의 일종인 다크 초콜릿의 주 성분은 크게 카카오와 설탕으로 볼 수 있습니다. 앞서 설명했듯이 그라인딩에 소요되는 시간이 매우 중요한데요, 길어지면 길어질수록 페이스트는 부드러워지지만, 초콜릿이 내는 단맛에 미치는 영향이 미미해진답니다. 따라서 우리가 주변에서 쉽게 구매할 수 있는 대중적인 초콜릿은 부드러운 대신에 부족해진 단맛을 설탕 함유량을 높여서 만들게 되는 거랍니다.

● 최적화를 통한 프리미엄 초콜릿 생산

만약 카카오빈을 오랜 시간 그라인딩 하게 되면 이 과정에서 카카오 속 영양성분이 파괴될 확률이 높아집니다. 이로 인해 고품질의 프리미엄 초콜릿 제품의 경우 그라인딩 시간이 짧은 경우가 많습니다. (고품질의 초콜릿은 통상적으로 18시간을 그라인딩하며, 일반 초콜릿은 36~72시간을 그라인딩 한다고 합니다.) 초콜릿을 입 안에 넣었을 때 카카오의 깊은 풍미가 그대로 느껴지면서도 동시에 너무 쓰지 않은 초콜릿 맛을 우리는 선호하는데요, 이러한 소비자의 니즈를 제대로 충족시킨 초콜릿을 고품질 초콜릿이라고 할 수 있겠죠?

스웨덴 초콜릿 브랜드 중 하나인 Vintage Plantations 제품은 경작부터 발효, 로스팅 그리고 그라인딩 공정까지 직접 관리하여 카카오 원료의 맛을 최대한 살린 초콜릿을 제조하는 것으로 유명한데요. 공정을 최적화하기 위해 총 5가지의 조합으로 실험을 진행했고, 테이스팅하는 사람들의 성별, 나이, 국적, 등 여러 요소를 기반으로 선호도를 분석하였습니다.

그럼, 싸토리우스의 소프트웨어 제품 MVDA으로 분석한 결과를 살펴볼까요~?

실험 참석자들은 맛, 당도, 식감, 쓴 정도에 대해서 각각 초콜릿 순위를 매겼고, SIMCA로 해당 데이터를 분석했습니다. PCA 방법으로 분석한 초콜릿 맛에 대한 선호도가 비슷한 사람들은 점이 가까이 위치해 있었는데요, 가운데에 가까워질수록 평균적인 선호도라고 볼 수 있답니다! 🙂

지금까지 토리와 함께 맛있는 초콜릿을 생산하기 위한 방법을 알아보았습니다. 맛있고 달콤한 초콜릿을 만들기 위해선 카카오빈을 그라인딩하는 시간이 아주 아주 중요하다는 점 이제 잘 아시겠죠?!

그럼, 싸토리우스는 재미있는 제품 이야기로 다시 찾아오겠습니다.

다음에 만나요!

보톡스 제품은 어떻게 만들까? 보툴리눔 톡신 배양기 ‘FRT(BIOSTAT B)

안녕하세요. 싸토리우스 블로그 지기 토리입니다. 🙂

외모에 대한 관심이 증가하면서 미용시술부터 쁘띠수술까지 각종 성형수술이 등장하고 있습니다. 지금까지 등장한 다양한 성형수술 중에서 가장 대중적인 것으로는 보톡스 시술을 꼽을 수 있는데요! 미용의학분야에서 보톡스(Botox)는 1990년대 후반부터 대중화되기 시작하였으며, 현재는 전세계적으로 미용의학계에서 활발히 사용되고 있는 제품 중 하나입니다. 국내의 여러 제약회사에서는 보톡스 제품의 개발 및 생산을 위해 싸토리우스의 보툴리눔 톡신(보톡스의 정식 명칭) 배양기 제품인 FRT(BIOSTAT B)를 활발히 사용 중이랍니다. 그렇다면 오늘은 보툴리눔 톡신과 배양기인 FRT(BIOSTAT B)에 대해 알아보도록 할게요!

● 맹독에서 명약으로, 보툴리눔 톡신의 변신은 무죄!

우리에게 보톡스(Botox)라는 이름으로 잘 알려져 있는 제품의 정식 명칭은 ‘보툴리눔 톡신(Botulinum Toxin)’으로 보툴리눔(Botulinum)이란 단어는 소시지를 뜻하는 라틴어인 ‘보툴루스(Botulus)’에서 유래합니다. 19세기 독일에선 200명 이상이 식중독으로 목숨을 잃는 사건이 발생하게 되는데요. 내과 의사 유스티누스 케르너(Justinus Kerner)는 이 식중독이 제대로 보관되지 않은 소시지나 통조림 등에서 나온 보툴리눔 독소 때문이라는 점에 주목하며 연구를 통해 소시지 독이 신경마비 증상을 일으킴과 동시에 치료제로도 사용할 수 있다는 논문을 발표했습니다.

이후 1978년 미국의 안과 의사인 앨런 스콧(Alan B. Scott)이 보툴리눔 톡신을 이용하여 사시 및 안검경련 치료약을 개발하며 보톡스는 의약품으로 사용되기 시작했습니다. 미국 제약회사 엘러간(Allergan)은 근육 수축용 주사제의 상표명으로 보톡스라는 명칭을 사용했는데, 이 상표명이 널리 유명세를 타게 되면서 보툴리눔 톡신을 이용한 시술을 ‘보톡스’라고 부르게 된 것이랍니다. 😀

● 보툴리눔 톡신 배양기 ‘BIOSTAT B’ 알아보기

▲ 싸토리우스의 BIOSTAT B

싸토리우스의 보툴리눔 균 배양기 BIOSTAT B는 미생물 및 동물의 세포배양에 사용되는 배양기로 생물학적 제제, 백신, 세포 치료제, 기초 연구 및 교육 등에 적용 가능합니다. 얼굴형 개선은 물론 근육 발달을 방지해주는 보톡스는 싸토리우스의 BIOSTAT B 제품을 통해 미생물인 보툴리눔 균 배양을 통해 생산해낼 수 있습니다.

싸토리우스의 보툴리눔 균 배양기 ‘BIOSTAT B’ 실험 과정은?

BIOSTAT B는 연구개발 단계에서 소규모 스케일로 이용되는 배양기이며, 이 제품을 통해 얻어진 생산물은 더 큰 볼륨의 배양기를 통해 점차 늘려갈 수 있습니다. 혐기성조건에서 배양한 보툴리눔 균은 과성장하게 되고, 사멸된 보툴리눔 균으로부터 독소를 생산합니다. 보툴리눔 독소는 A형부터 H형까지 각기 다른 유형이 있으며, A형과 B형은 사람에게 질병을 유발시키는 동시에 상업적·의학적으로도 사용할 수 있습니다.

배양공정은 대부분의 회사들이 동일한 혐기성 배양방법을 이용하지만, 정제공정은 침전법을 주로 사용하는 경우와 크로마토그래피법을 주로 사용하는 회사로 나눌 수 있으며 회사마다 회수율과 순도에 차이점이 생길 수 있습니다.

싸토리우스의 보툴리눔 균 배양기 ‘BIOSTAT B’ 제품 특징 모아보기

① 배양 볼륨으로 1, 2, 5, 10L 용량을 갖추고 있으며, 모든 유형의 세포 배양 및 미생물 분야에 사용 가능합니다.

② 유리, 일회용, 교반 배양 용기 호환이 가능합니다.

③ 한 대의 컨트롤 타워로 최대 2개 종류의 배양 용기를 독립적으로 제어 가능하기 때문에 실험실 공간을 절약할 수 있습니다.

④ 다양한 가스 공급 전략을 구축하고 있어 많은 양의 산소가 필요한 고농도 미생물 발효 공정 및 과도한 이산화탄소를 제거해야 하는 고농도 세포 배양까지 최적의 조건으로 운영 가능합니다.

⑤ 전세계적으로 수 천여 건의 연구에 사용되어 증명된 기술을 보장합니다.

⑦ 독일에 소재한 생산 시설에서 철저한 시험 과정을 거쳐서 수입됨으로 신뢰할 수 있는 품질을 지닙니다.

⑧ 전문 인력을 통해 전문적인 설치 및 교육 서비스를 제공합니다.

▲ 싸토리우스의 BIOSTAT B

식중독을 유발시킨 치명적인 독에서 의료용·미용 치료제로 화려한 변신을 한 보툴리눔 톡신! 지금은 각종 미용의학 분야에서 활발하게 사용되고 있는 보톡스가 소시지 독이었다는 사실은 매우 놀라운 것 같지 않나요?

그럼, 싸토리우스는 흥미로운 제폼 이야기로 다시 돌아오겠습니다.

다음에 만나요!