Nouvelles exigences en matière de connaissances et de compétences L'introduction de ces réacteurs chimiques spécialisés nécessite que les opérateurs, les techniciens et les ingénieurs en charge des processus acquièrent une série de compétences spécialisées. Il s'agit de comprendre la biologie et la microbiologie, de maîtriser les techniques aseptiques pour garantir la stérilité, de se familiariser avec les systèmes d'instrumentation et de commande spécifiques aux bioréacteurs, de connaître les principes de l'ingénierie des bioprocédés et d'être capable d'analyser et d'interpréter des données à l'aide de techniques d'analyse. Complexité accrue Les réacteurs standard utilisent généralement des systèmes de commande plus simples visant principalement à assurer la sécurité et la stabilité de base des réactions chimiques. En revanche, les systèmes d'automatisation et de commande des bioréacteurs sont nettement plus sophistiqués et personnalisés pour répondre aux exigences uniques des processus biologiques. Ces systèmes donnent la priorité au maintien de la précision et de la stabilité, en mettant l'accent sur l'optimisation de la productivité grâce à l'application de stratégies de contrôle avancées et à la prise de décisions fondées sur des données. Dispositifs de terrain types dans les bioréacteurs Divers capteurs et appareils de mesure surveillent les paramètres clés pour assurer le bon fonctionnement du bioréacteur et maintenir des conditions optimales pour la bioréaction. • Des capteurs de température mesurent et maintiennent la température du milieu de culture et fournissent un retour d'information au système de commande. • Les capteurs de pH surveillent en permanence l'acidité ou l'alcalinité du milieu de culture, qui peut avoir un impact significatif sur la croissance cellulaire et la formation de produits. • Les capteurs d'oxygène dissous mesurent la concentration d'oxygène dissous dans le milieu de culture afin de garantir un apport d'oxygène adéquat. • Les capteurs de pression garantissent que le récipient fonctionne dans des limites de pression sûres et détectent les fluctuations de pression. • Des capteurs de niveau surveillent le niveau de liquide dans le bioréacteur afin de s'assurer que le milieu de culture reste au volume souhaité et d'éviter tout débordement ou assèchement. • Les capteurs de biomasse mesurent la densité ou la concentration de cellules ou de micro-organismes dans la culture. • Les capteurs de gaz surveillent la concentration de gaz tels que l'oxygène, le dioxyde de carbone et d'autres gaz dans l'espace libre ou dans les gaz d'échappement. • Les capteurs de conductivité mesurent la conductivité électrique du milieu de culture, qui peut être liée à la concentration d'ions et de solutés dans le milieu. • Les capteurs de turbidité mesurent la turbidité du milieu de culture, qui peut être un indicateur de la densité cellulaire ou de la présence de particules. • Les capteurs de potentiel redox (ORP) mesurent le potentiel d'oxydo-réduction du milieu de culture, un paramètre important pour certains types de processus microbiens. • Les débitmètres mesurent le débit des gaz ou des liquides qui entrent dans le bioréacteur ou qui en sortent. Ils sont importants pour contrôler l'apport de nutriments et l'élimination des déchets. Contribution essentielle aux systèmes de commande Les données sont collectées et traitées par un système d'acquisition et de contrôle des données (API, SCADA, DCS ou autre) qui permet aux agents de régler et d'ajuster les paramètres, de recevoir des données en temps réel et de prendre des décisions automatisées afin de maintenir des conditions optimales et de résoudre les problèmes qui peuvent survenir au cours des processus. Biologisation Bioréacteurs La biologisation exploite le potentiel des procédés et des matériaux biologiques. Alors que cette tendance continue de s'affirmer, les bioréacteurs apparaissent comme des technologies-clés indispensables dans l'industrie de transformation. Ils constituent des outils essentiels pour la culture, le contrôle et l'optimisation des procédés biologiques à l'échelle commerciale et industrielle. M32 Automatisation des procédés I Solutions d'apprentissage pour la formation initiale et continue Magazine > Tendances actuelles
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