Unidad de control IKA HABITAT photo (cell) para fotobiorreactores, control de iluminación LED y regulación PID, 0010007553

Quien cultive organismos fotoautótrofos, como microalgas o cianobacterias, en un biorreactor, necesita una fuente de luz que se pueda controlar con la misma precisión que la temperatura, el pH o el suministro de gas. El IKA HABITAT photo (cell) es la unidad de control que convierte un biorreactor HABITAT-research en un fotobiorreactor mediante dos paneles de iluminación LED, con funciones de temporizador, funcionamiento continuo y programas para la iluminación, así como una regulación PID para la temperatura, el pH y el oxígeno disuelto.

El contenido del suministro incluye exclusivamente la Control Tower con la tableta de mando y los dos paneles LED. El recipiente de vidrio de doble pared, necesario para el propio bioproceso, así como los sensores de pH, temperatura y otros, no forman parte del contenido del suministro de esta unidad de control y se configuran por separado en función del volumen de cultivo previsto.

Control de la iluminación para cultivos fotoautótrofos

El contenido del suministro incluye ya dos paneles luminosos LED, que pueden controlarse a través de la tableta táctil de 10,4 pulgadas en modo temporizador, continuo o programado. El propio sistema de control de la iluminación abarca tanto la iluminación constante como los ciclos día-noche, tal y como requieren muchos cultivos fotoautótrofos para mantener un ritmo de crecimiento estable. En caso necesario, los paneles pueden volver a pedirse individualmente como repuestos, sin necesidad de sustituir toda la unidad de control. De este modo, para series de ensayos con diferentes programas de iluminación, es posible guardar un programa en la tableta y recuperarlo posteriormente, en lugar de tener que volver a configurar cada ciclo por separado.

Parámetros de regulación para el agitador, la temperatura, el pH y la pO₂

El agitador funciona en un rango de revoluciones de 1 a 2.200 rpm, con opciones seleccionables entre «apagado», «modo manual», «modo de perfil», «regulación de pO₂ en cascada» y «modo de mezcla caótica». La regulación de temperatura está diseñada como un control PID, con una temperatura de trabajo de 5 a 80 °C y una precisión de regulación de ±0,2 °C; el calentamiento se realiza mediante una camisa calefactora con una potencia de 250 W. Para el pH se dispone de un rango de medición de 0 a 14 con una precisión de regulación de ±0,05 pH; para pO₂/DO, un rango de medición de 0 a 200 %sat con una precisión de regulación de 0,3 %sat. Opcionalmente, se pueden conectar sensores digitales y ópticos para pH, DO, biomasa, redox, densidad celular y análisis de gases de escape; al igual que el recipiente, estos forman parte de los accesorios disponibles por separado. El control en cascada vincula, por ejemplo, la velocidad del agitador al valor de pO₂ medido, de modo que la agitación se ajusta automáticamente cuando disminuye el contenido de oxígeno.

Suministro y dosificación de gas

Cuatro controladores de caudal másico regulan el nitrógeno, el oxígeno, el aire y el CO₂ de forma continua o mediante un sistema de regulación en cascada, con una precisión de regulación de ±2 % fsr y un caudal de entre 10 y 2.000 cc/min por gas. Para la dosificación de ácido, base, antiespumante y medio de cultivo se han instalado cuatro bombas peristálticas Watson-Marlow, que suministran entre 0,3 y 270 ml/min con una precisión de ±0,3 ml/min y cuyo sentido de giro puede invertirse. La unidad de control se conecta a través de Ethernet, USB-B, RS232, WLAN y OPC UA, a lo que se suman interfaces específicas para el reactor desechable, el termostato y la bomba externa.

Integridad de los datos y documentación de los procesos

La tableta almacena los datos de proceso en una memoria interna con una capacidad de 32 GB. Si se produce un corte de corriente durante un ciclo, la unidad de control se reinicia automáticamente y el proceso continúa, sin necesidad de reiniciarlo manualmente. Para la conexión a un sistema de control de procesos de nivel superior, se dispone de Ethernet, Wi-Fi y el protocolo abierto OPC UA, en caso de que sea necesario supervisar varios reactores al mismo tiempo.

Ámbitos de aplicación habituales

• Cultivo de microalgas y cianobacterias con un control definido de la luz
• Procesos por lotes, fed-batch y de perfusión en el cultivo celular
• Investigación sobre biocombustibles y fijación de CO₂ mediante un suministro controlado de gas
• Procesos que requieren una regulación PID documentada de la temperatura, el pH y la pO₂

Lo que necesita además

Para disponer de un fotobiorreactor listo para su funcionamiento, a la Control Tower se le añade un recipiente de vidrio de doble pared, disponible en volúmenes de 0,5 a 10 litros. Los sensores estándar de pH, nivel de llenado y espuma forman parte de este paquete de recipientes, no de la propia unidad de control. Si, además, desea medir la biomasa, el potencial redox, los gases de escape o la densidad celular, puede añadir los sensores ópticos o digitales adecuados de la gama de accesorios. Dado que la potencia de calefacción y los paneles LED desprenden calor durante el funcionamiento, en la práctica suele añadirse también un enfriador de circulación para la regulación activa de la temperatura del recipiente. A través de nuestro servicio de aprovisionamiento, configuramos el recipiente, los sensores y la unidad de control de acuerdo con el cultivo previsto, de modo que el resultado final sea un sistema completo y operativo.

Detalles técnicos

Contenido del suministro

• 1 x HABITAT photo cell Control Tower (unidad de control)
• 1 x tableta con software de manejo y control, pantalla táctil de 10,4 pulgadas
• 2 x paneles luminosos LED

El recipiente de vidrio, los sensores, la herramienta de agitación acoplada al recipiente y un enfriador de circulación para el control de la temperatura no se incluyen en el contenido del suministro y se adquirirán por separado según las necesidades del proyecto.

Uso y mantenimiento

La unidad de control cuenta con el grado de protección IP 20, lo que la protege frente a cuerpos extraños de gran tamaño, pero no frente a salpicaduras de agua; por lo tanto, es imprescindible instalarla en un lugar seco. El rango de temperatura ambiente admisible es de 5 a 40 °C; a temperaturas superiores, la humedad relativa admisible disminuye de forma lineal del 80 % al 50 % a 40 °C. Tras un corte de corriente, el sistema se reinicia automáticamente; para ello, no es necesario reiniciar manualmente ningún proceso en curso. La conexión de datos a través de Ethernet, Wi-Fi u OPC UA permite la integración en un sistema de control de procesos de nivel superior, en caso de que sea necesario supervisar varios reactores simultáneamente. Al final de su vida útil, la unidad de control, al tratarse de un aparato eléctrico, debe depositarse en el punto de recogida selectiva de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, y no en la basura doméstica.

Información normativa

Este aparato es un aparato eléctrico según lo establecido en la Ley de aparatos eléctricos y electrónicos (ElektroG). El número de registro WEEE del fabricante IKA es DE 66784213. En nuestra página «Medio ambiente y gestión de residuos» encontrará información sobre la devolución de aparatos al final de su vida útil.

Necesidades individuales y servicio de aprovisionamiento

Al HABITAT photo (cell) pertenecen conjuntos de recipientes de distintos volúmenes, paneles LED de repuesto y sensores para la biomasa, el potencial redox, la densidad celular y el análisis de gases de escape. A través de nuestro servicio de aprovisionamiento, le ayudamos a configurar su sistema de fotobiorreactor a medida, desde el tamaño del recipiente hasta la selección de los sensores adecuados. El HABITAT photo (cell) cuenta con la garantía del fabricante IKA: 2 años, que se amplía a 3 años si se registra en ika.com/register en un plazo de 90 días tras la compra.

Preguntas frecuentes

¿Se incluye el recipiente del reactor en el contenido del suministro?
No. El HABITAT photo (cell) es la unidad de control con tableta y dos paneles LED; el recipiente de vidrio de doble pared se solicita por separado, en función del volumen de cultivo.

¿Se incluyen los sensores estándar de pH y nivel?
No, forman parte del paquete de recipientes, no de la propia unidad de control.

¿De qué sistema de control de la iluminación dispone el dispositivo?
Funcionamiento por temporizador, continuo y programado a través de los dos paneles LED incluidos, controlados mediante la tableta.

¿Continúa el proceso automáticamente tras un corte de corriente?
Sí, la unidad de control se reinicia automáticamente, sin que sea necesario reiniciar el proceso manualmente.

¿Se puede conectar la unidad de control a un sistema de gestión de procesos?
Sí, a través de Ethernet, Wi-Fi u OPC UA; además, dispone de conexiones USB-B y RS232.