Điều kiện tối ưu cho quá trình nuôi cấy vi sinh vật
Để các vi sinh vật như vi khuẩn, tảo và nấm men được phát triển lý tưởng và đạt được sinh khối cao, các điều kiện môi trường phải được tạo ra trong lò phản ứng phù hợp chính xác với nhu cầu của chúng. Điều này đòi hỏi một quá trình đo lường, ghi chép và điều chỉnh nhiều biến số.
Ngoài giá trị nhiệt độ và pH, việc cung cấp chất dinh dưỡng cũng như phun chính xác không khí, oxy và các loại khí khác đóng vai trò trung tâm. Để phục vụ mục đích này, Festo cung cấp các thành phần và giải pháp từ lĩnh vực xử lý khí, xử lý chất lỏng và công nghệ điều khiển (Control), cũng như các giải pháp bao gồm tủ điều khiển sẵn sàng lắp đặt.
Lò phản ứng sinh học:
Sản phẩm và chức năng nổi bật của chúng
Tại đây, chúng tôi sẽ trình bày một lò phản ứng sinh học bằng thép không gỉ thường được sử dụng trong công nghệ sinh học công nghiệp.
Xử lý khí: Điều chỉnh tự động chính xác lưu lượng
Bộ điều khiển lưu lượng lớn VEMD được sử dụng để định lượng khí. Bên cạnh không khí, nitơ, CO2 và đặc biệt là oxy cũng được sử dụng.
Xử lý chất lỏng: Định lượng chính xác nhờ quá áp
Để định lượng môi trường chất lỏng trong lò phản ứng, quá trình Pressure-Over-Liquid được sử dụng thông qua van điều khiển tỉ lệ áp suất VEAB. Qua đó, van được sử dụng để tạo áp suất trước cho bình chứa môi chất. Quá áp suất làm cho môi chất được đi vào lò phản ứng.
Van điện từ tách biệt môi chất VYKA kiểm soát được cả lượng nhỏ nhất với độ chính xác cao và cũng thích hợp với các chất mạnh như kiềm, axit cũng như các hóa chất khác.
Van bi VZBD tuân thủ theo FDA được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của lò phản ứng. Van này được điều chỉnh bằng bộ truyền động quay DFPD và bộ định vị trí CMSX.
Control: điều khiển tự động tất cả các thông số
Bộ điều khiển CPX-E kiểm soát các thành phần trong lò phản ứng và do vậy tự động điều chỉnh giá trị pH, nhiệt độ và các yếu tố ảnh hưởng khác đến sự phát triển của vi sinh vật. Có thể thiết lập liên kết với hệ thống điều khiển dựa trên tiêu chuẩn MTP.
Bảng điều khiển thích hợp được hiển thị trên màn hình vận hành CDPX để vận hành lò phản ứng sinh học thông qua màn hình cảm ứng.
Lò phản ứng tảo:
Sản phẩm và chức năng nổi bật của chúng
Quang hợp là con đường trao đổi chất trung tâm cho sự phát triển của tảo. Điều này chuyển hóa CO2 thành đường và giải phóng oxy.
Xử lý khí: hai khái niệm về phun khí
Ứng dụng này cho thấy hai cách kiểm soát khí được phun: Một mặt, lượng không khí và CO2 phù hợp được đưa vào lò phản ứng bằng bộ điều khiển lưu lượng khối VEMD.
Mặt khác, việc phun khí được điều khiển bằng bộ điều chỉnh áp suất VEAA kết hợp với cảm biến lưu lượng SFAH. Việc này đo lượng CO2 và không khí thực tế.
Xử lý chất lỏng: công nghệ van an toàn thực phẩm
Van ép an toàn thực phẩm được điều khiển bằng khí nén VZQA được sử dụng để nạp và làm sạch bên trong lò phản ứng hay để lấy mẫu.
Control: Sản phẩm mới đang được sử dụng
Các van này được điều khiển bằng van cụm VTUX mới. CPX-E đảm bảo quá trình điều khiển và điều chỉnh các thành phần trong lò phản ứng và do vậy tự động điều chỉnh giá trị pH, nhiệt độ, phun khí và ánh sáng.
Luôn là giải pháp phù hợp
Bên cạnh các thành phần riêng lẻ, Festo còn cung cấp những giải pháp hệ thống được thiết kế riêng cho lò phản ứng sinh học. Những giải pháp tự động hóa thích ứng được phát triển từ các thành phần được lựa chọn, ví dụ như ở dạng tủ điều khiển hoàn chỉnh. Ngoài ra, phần mềm dành riêng cho khách hàng có thể được tạo từ bộ điều khiển lên Cloud. Sự tích hợp liền mạch của các hệ thống và khả năng phân tích dữ liệu theo thời gian thực đảm bảo kiểm soát quy trình hiệu quả và minh bạch.
Sinh học như một lĩnh vực học tập
Festo không chỉ đáp ứng những thách thức mới trong lĩnh vực sinh học từ góc độ kỹ thuật, mà với tư cách là công ty dẫn đầu thị trường về đào tạo nghề và giáo dục nâng cao, Festo còn chú ý đến các bằng cấp cần thiết trong tương lai.
Do đó, trong lĩnh vực đào tạo nghề của riêng mình, Festo đã đưa ra chứng chỉ bổ sung “Bảo vệ khí hậu và phát triển bền vững” cùng với IHK Region Stuttgart. Việc này được hướng tới nhiều ngành nghề đào tạo. Mô đun “Tự động hóa chuyển đổi sinh học” dành riêng cho các học viên công nghiệp-kỹ thuật và thương mại cũng được phát triển.
Festo sẽ thực hiện quá trình này tại trung tâm đào tạo của mình và bắt đầu với các học viên của chính mình. Festo cũng đang phát triển một khái niệm học tập theo mô-đun dành cho các kỹ sư cơ điện tử sinh học đầy triển vọng. Khái niệm này có thể được sử dụng để truyền đạt kiến thức, đặc biệt là các kiến thức cơ bản về kỹ thuật.
Ngoài ra, chúng tôi còn có kế hoạch cụ thể trong giáo dục đại học. Chúng tôi hiện đang thiết kế một khóa học cơ điện tử sinh học mới với Đại học Reutlingen, trong đó nội dung sinh học và kỹ thuật được kết hợp với trọng tâm là tế bào, nhà máy nhỏ nhất trên thế giới. Lò phản ứng học tập mới cũng sẽ được sử dụng trong khóa học này.
Lò phản ứng học tập: Hệ thống mô đun dành cho kỹ sư cơ điện tử sinh học
Ngoài việc phát triển các hồ sơ nghề nghiệp mới, Festo cũng đã thiết kế một khái niệm học tập theo mô-đun dành cho các kỹ sư cơ điện tử sinh học đầy triển vọng. Khái niệm này có thể được sử dụng để truyền đạt kiến thức, đặc biệt là các kiến thức cơ bản về kỹ thuật. Hệ thống này bao gồm phần mềm và các phần cứng học tập khác nhau, được đặt trong một hệ thống hỗ trợ dạng mô đun.
Phần mềm học tập: Phần mềm học tập là nguyên mẫu dựa trên nền tảng học tập Festo LX đã được kiểm chứng, giúp truyền tải nội dung một cách vui tươi và chuẩn bị các bài tập cho người học.
Phần cứng học tập: Phần cứng bổ sung bao gồm một lò phản ứng sinh học để nuôi cấy nấm men và các ứng dụng thu thập mẫu. Hệ thống này cũng bao gồm hai sản phẩm từ Festo Didactic: tủ điều khiển của SkillsConveyor đã có sẵn và hệ thống đào tạo điện tử sẽ được giới thiệu lần đầu tiên tại Hội chợ Hannover.
Hệ thống hỗ trợ: Hệ thống đào tạo bao gồm năm mô-đun và có thể được bổ sung theo ý muốn và kết hợp với các mô đun khác. Hình dạng nghiêng của các phần tử tích hợp giúp cho việc học tập tiện dụng trở nên khả thi.