Os bioprocessos estão se tornando cada vez mais importantes para a indústria, pois oferecem alternativas sustentáveis aos processos de produção convencionais e à fabricação de novos produtos. Com a BioTech Automation, a Festo apresenta uma visão geral dos componentes e soluções já disponíveis com base em processos seletos de cultivo, ilustrados em dois biorreatores: um reator de algas usando o exemplo da Chlorella vulgaris e um reator de aço inoxidável para o cultivo de micro-organismos como a E. coli. Além disso, é mostrado um conceito de aprendizagem modular, um reator de aprendizagem. Bioprocessos servem de base para a transmissão de conteúdos de engenharia elétrica, mecânica, ciência da computação e processos biológicos, criando um novo perfil de trabalho: o técnico em biomecatrônica.
Para que os micro-organismos, como bactérias, algas e leveduras, cresçam de forma ideal e atinjam uma alta biomassa, é necessário criar condições ambientais no reator que sejam adaptadas exatamente às suas necessidades. Isso requer a medição, o registro e o controle de muitas variáveis.
Além da temperatura e do valor de pH, o suprimento de nutrientes e o fornecimento preciso de ar, oxigênio e outros gases desempenham um papel central. A Festo fornece componentes e soluções nas áreas de manuseio de gases e líquidos, tecnologia de controle e outras soluções como o armário de comando pronto para instalação.
Aqui mostramos um biorreator de aço inoxidável que é geralmente usado na biotecnologia industrial.
Manuseio de gases: controle de fluxo preciso
Os controladores de fluxo de massa VEMD são usados na dosagem de gases. Além do ar, também são utilizados nitrogênio, CO2 e, principalmente, o oxigênio.
Manuseio de líquidos: dosagem precisa por sobrepressão
O método de pressão sobre líquido é usado para dosar os meios líquidos no reator através da válvula reguladora de pressão proporcional VEAB. Uma pré-pressão é aplicada no tanque de fluidos por meio da válvula. A sobrepressão faz com que o meio entre no reator.
Capaz de controlar até mesmo quantidades ínfimas com alta precisão, a válvula solenoide isolada do meio VYKA também é adequada para substâncias agressivas, como álcalis, ácidos e outros produtos químicos.
A válvula de esfera VZBD, em conformidade com a FDA, é ajustada pelo atuador semirrotativo DFPD e o posicionador CMSX para controlar a temperatura do reator.
Controle: regulação automática de todos os parâmetros
O controlador programável CPX-E controla os componentes do reator, regulando automaticamente o valor do pH, a temperatura e outros fatores que influenciam o crescimento dos micro-organismos. É possível a integração em um sistema de controle através do padrão MTP.
A tela de operação do CDPX exibe o dashboard correspondente para comandar o biorreator por meio da tela Touch Screen.
A fotossíntese é uma via metabólica central para o crescimento das algas. Nesse processo, há a conversão do CO2 em açúcar e a liberação de oxigênio.
Manuseio de gases: dois conceitos para injeção de gases
A aplicação mostra duas maneiras de controlar a injeção de gases: através de um controlador de fluxo de massa VEMD para ar e CO2 que deixa passar a quantidade exata para o interior do reator.
E por meio da válvula reguladora de pressão VEAA em combinação com o sensor de fluxo SFAH. Esse sensor mede a quantidade real de CO2 e ar.
Manuseio de líquidos: tecnologia de válvula segura para alimentos
A válvula de conexão VZQA com acionamento pneumático e segura para alimentos é utilizada para encher e esvaziar o reator ou para retirada de amostras.
Controle: novo produto em uso
Essas válvulas são controladas com o novo terminal de válvulas VTUX. O CPX-E controla e regula os componentes no reator, regulando automaticamente o valor do pH, a temperatura, a injeção de gases e a luz.
Além de componentes individuais, a Festo também oferece soluções de sistema personalizadas para biorreatores. As soluções de automação personalizadas são desenvolvidas a partir de componentes seletos, por exemplo, na forma de armários de comando completos. Também é possível criar um software específico de cliente, desde o sistema de controle até a nuvem. A integração perfeita dos sistemas e a capacidade de analisar dados em tempo real permitem um controle de processo eficiente e transparente.