Optimierte Bedinungen für die Kultivierung von Mikroogranismen
Damit Mikroorganismen wie Bakterien, Algen und Hefen ideal wachsen und um eine hohe Biomasse zu erreichen, müssen im Reaktor exakt auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Umgebungsbedingungen hergestellt werden. Dies erfordert das Messen, Erfassen und Regeln von vielen Größen.
Neben der Temperatur und dem pH-Wert spielen die Nährstoffversorgung sowie eine exakte Begasung von Luft, Sauerstoff sowie weiteren Gasen eine zentrale Rolle. Hierfür stellt Festo Komponenten und Lösungen aus den Bereichen Gas Handling, Liquid Handling und der Steuerungstechnik (Control) zur Verfügung sowie Lösungen bis zum einbaufertigen Schaltschrank.
Bioreaktor:
Highlight-Produkte und ihre Funktion
Hier zeigen wir einen Edelstahlbioreaktor, wie er in der industriellen Biotechnologie häufig eingesetzt wird.
Gas Handling: präzise Durchflussregelung
Zur Dosierung der Gase werden die Massendurchflussregler VEMD verwendet. Neben Luft werden auch Stickstoff, CO2 und insbesondere Sauerstoff eingesetzt.
Liquid Handling: exakte Dosierung durch Überdruck
Zur Dosierung der flüssigen Medien im Reaktor wird über das Proportional-Druckregelventil VEAB das Pressure-Over-Liquid-Verfahren angewendet. Dabei wird mit dem Ventil ein Vordruck auf einen Medienbehälter gegeben. Durch den Überdruck gelangt das Medium in den Reaktor.
Das mediengetrennte Magnetventil VYKA kontrolliert selbst kleinste Mengen hochpräzise und eignet sich auch für aggressive Stoffe wie Laugen, Säuren und andere Chemikalien.
Zur Temperierung des Reaktors wird das FDA-konforme Kugelhahnventil VZBD eingesetzt, das vom Schwenkantrieb DFPD und dem Positionierer CMSX eingestellt wird.
Control: automatisierte Regelung aller Parameter
Die Steuerung CPX-E steuert die Komponenten im Reaktor und regelt damit automatisiert pH-Wert, Temperatur und weitere Einflussfaktoren für das Wachstum der Mikroorganismen. Eine Anbindung an ein Leitsystem mittels MTP-Standard ist möglich.
Auf dem Bedienbildschirm CDPX wird das passende Dashboard dargestellt, um den Bioreaktor per Touchscreen zu bedienen.
Algenreaktor:
Highlight-Produkte und ihre Funktion
Für das Wachsen von Algen ist die Photosynthese ein zentraler Stoffwechselweg. Dabei wird CO2 in Zucker umgewandelt und Sauerstoff freigesetzt. Die beiden 6 Liter Flat-Panel-Airlift-Photobioreaktor (FPA) von Subitec ermöglichen die produktive Kultivierung von Mikroalgen durch die optimale Nutzung von Licht-, CO2 und Nährstoffen.
Gas Handling: zwei Konzepte zur Begasung
Die Applikation zeigt zwei Wege der kontrollierten Begasung: Einerseits wird mit jeweils einem Massendurchflussregler VEMD für Luft und CO2 genau die richtige Menge in den Reaktor gefördert.
Andererseits wird die Begasung mit dem Druckregler VEAA in Verbindung mit dem Durchflusssensor SFAH kontrolliert. Dieser misst die tatsächliche Menge an CO2 und Luft.
Liquid Handling: lebensmittelechte Ventiltechnik
Das pneumatisch angetriebene lebensmittelechte Quetschventil VZQA wird für das Befüllen und Entleeren des Reaktors oder zur Probenentnahme eingesetzt.
Control: Produktneuheit im Einsatz
Angesteuert werden diese Ventile mit der neuen Ventilinsel VTUX. Die CPX-E sorgt für die Steuerung und Regelung der Komponenten im Reaktor und regelt damit automatisiert pH-Wert, Temperatur, Begasung und Licht.
Immer die passende Lösung
Neben einzelnen Komponenten bietet Festo auch maßgeschneiderte Systemlösungen für Bioreaktoren an. Dabei werden aus ausgewählten Komponenten angepasste Automatisierungslösungen zum Beispiel in Form von kompletten Schaltschränken entwickelt. Zusätzlich kann kundenspezifische Software von der Steuerung bis zur Cloud erstellt werden. Durch die nahtlose Integration der Systeme und die Möglichkeit der Datenanalyse in Echtzeit gelingt eine effiziente und transparente Prozesssteuerung.
Biologizzazione come campo didattico
Festo non si limita a raccogliere le nuove sfide nel settore della biologizzazione da un punto di vista tecnico, ma, in qualità di leader di mercato nella formazione e nell'aggiornamento professionale, tiene d'occhio anche le qualifiche richieste in futuro.
Nell'ambito del proprio programma di formazione professionale, insieme alla Camera dell'industria e del commercio della regione di Stoccarda Festo ha quindi lanciato la qualifica aggiuntiva "Tutela del clima e sviluppo sostenibile", che si rivolge a molte professioni per cui è previsto un periodo di formazione. È in particolare ai tirocinanti del settore tecnico-industriale e commerciale che si rivolge un modulo di "Automazione delle trasformazioni biologiche".
Festo si occuperà in parte di tale aspetto nel suo centro di formazione e inizierà con i propri apprendisti. Festo sta inoltre sviluppando un sistema didattico modulare per futuri ingegneri biomeccanici, che può essere utilizzato per impartire conoscenze, soprattutto tecniche di base.
Esistono piani concreti anche per l'istruzione superiore. Attualmente stiamo collaborando con l'Università di Reutlingen per progettare un nuovo percorso di studi di biomeccanica che combina contenuti biologici e tecnici con un focus sulla cellula come la più piccola fabbrica del mondo. Anche in questo caso verrà utilizzato il nuovo reattore didattico.
Reattore didattico: sistema modulare per biomeccanici
Oltre allo sviluppo di nuovi profili professionali, Festo ha ideato un sistema didattico modulare per futuri ingegneri biomeccanici, che può essere utilizzato per impartire conoscenze, soprattutto tecniche di base. Il sistema è composto da un software didattico e da vari hardware didattici collocati in un sistema di supporto modulare.
Software didattico: il software didattico è un prototipo basato sulla collaudata piattaforma di apprendimento Festo LX, la quale trasmette i contenuti in modo ludico e prepara gli studenti alle mansioni.
Hardware didattico: l'hardware supplementare consiste in un bioreattore per la coltivazione di lieviti e in applicazioni per il prelievo di campioni. Il sistema incorpora anche due prodotti Festo Didactic: il quadro di comando dello SkillsConveyor, già disponibile, e il sistema didattico electeo, che sarà presentato per la prima volta alla fiera di Hannover.
Sistema di supporto: il sistema didattico è composto da cinque moduli e può essere ampliato e combinato con altri moduli a seconda delle necessità. La forma smussata degli elementi integrati consente un apprendimento ergonomico.