生物过程对工业领域变得越来越重要,因为它们成为传统生产过程的可持续替代方案,使新产品的生产成为可能。Festo 通过 BioTech Automation 展示了根据所选培养过程可采用的组件和解决方案,可分为两种生物反应器:一个是以小球藻(Chlorella vulgaris)为例的藻类反应器,另一个是用于培养如大肠杆菌(E. coli)等微生物的不锈钢反应器。此外,还展示了一种模块化学习方案,即学习反应器。根据生物过程,传授关于电气工程、机械工程、计算机科学和生物过程的内容,形成一个新的职业方向:生物机电一体化工程师。
为了使细菌、藻类和酵母等微生物理想地生长并达到高生物量,必须在反应器中建立完全符合它们需求的环境条件。这需要测量、检测和调节许多参数。
除了温度和 pH 值,营养供给以及空气、氧气及其他气体的精确进气也至关重要。为此,Festo 提供气体输送、液体搬运和控制技术(控制)领域的组件和解决方案,以及直至即用型控制柜的解决方案。
这里我们展示一种在工业生物技术中被频繁使用的不锈钢生物反应器。
气体输送:精确调节流量
使用质量流量控制器 VEMD 进行气体计量。除了空气外,还使用了氮气、二氧化碳,特别是氧气。
液体搬运:通过过压精确计量
通过比例压力阀 VEAB,应用压力控制液体的方法来计量反应器中的液体介质。此时使用阀对介质容器施加预压。由于过压,介质进入反应器。
介质分离式电磁阀 VYKA 可以非常精确地控制极小的量,并且也适用于腐蚀性物质,如碱、酸和其他化学品。
使用符合 FDA 标准的球阀 VZBD 对反应器进行温度控制,该球阀由角行程驱动器 DFPD 和定位器 CMSX 进行调节。
控制:自动调节所有参数
由控制系统 CPX-E 控制反应器中的组件,从而自动调节 pH值、温度和其他影响微生物生长的因素。可以通过符合 MTP 标准的模块连接到控制系统。
在操作显示屏 CDPX 上显示匹配的仪表板,通过触摸屏操作生物反应器。
藻类生长时,光合作用是主要的代谢途径。其中,二氧化碳被转化为糖,并释放氧气。
气体输送:两种进气方案
该应用展示了两种受控进气方式:一方面,对空气和二氧化碳分别使用一个 质量流量控制器 VEMD 准确输送正确的量到反应器。
另一方面,通过压力控制器 VEAA 与流量传感器 SFAH 相结合,控制进气。流量传感器测量实际的二氧化碳和空气量。
液体搬运:食品级阀技术
使用气驱动食品级夹管阀 VZQA 进行反应器的灌装和排空,或用于取样。
控制:新产品的应用
这些阀门通过新的阀岛 VTUX 控制。CPX-E 负责控制和调节反应器内的组件,从而自动调节 pH 值、温度、进气和光照。
In addition to the development of new job profiles, Festo has designed a modular training concept for prospective biomechatronics engineers that can be used to impart knowledge, especially technical fundamentals. The system consists of training software and various training hardware components housed in a modular carrier system.