IKA HABITAT photo (cell) Unité de commande pour photobioréacteurs, commande d'éclairage LED et régulation PID, 0010007553

Quiconque cultive des organismes photoautotrophes tels que des microalgues ou des cyanobactéries dans un bioréacteur a besoin d’une source lumineuse pouvant être contrôlée avec autant de précision que la température, le pH ou l’apport en gaz. L’IKA HABITAT photo (cell) est l’unité de commande qui transforme un bioréacteur HABITAT-research en photobioréacteur grâce à deux panneaux d’éclairage à LED, avec des modes de fonctionnement par minuterie, en continu et programmable pour l’éclairage, ainsi qu’une régulation PID pour la température, le pH et l’oxygène dissous.

Seule la Control Tower, avec son plateau de commande et ses deux panneaux LED, est fournie. Le récipient en verre à double paroi, nécessaire au bioprocédé lui-même, ainsi que les capteurs de pH, de température et autres ne font pas partie de la livraison de cette unité de commande et sont sélectionnés séparément en fonction du volume de culture prévu.

Commande d’éclairage pour cultures photoautotrophes

Deux panneaux d’éclairage LED sont déjà inclus dans la livraison et peuvent être commandés via la tablette tactile de 10,4 pouces en mode minuterie, continu ou programmé. La commande d’éclairage elle-même permet aussi bien un éclairage constant que des cycles jour-nuit, dont de nombreuses cultures photoautotrophes ont besoin pour assurer un rythme de croissance stable. Si nécessaire, les panneaux peuvent être commandés séparément en tant que pièces de rechange, sans avoir à remplacer l’unité de commande dans son intégralité. Pour les séries d’essais avec différents programmes d’éclairage, il est ainsi possible d’enregistrer un programme sur la tablette et de le réutiliser ultérieurement, au lieu de devoir régler chaque cycle individuellement.

Paramètres de régulation pour l’agitateur, la température, le pH et la pO₂

L’agitateur fonctionne dans une plage de vitesse comprise entre 1 et 2 200 tr/min, avec les modes suivants au choix : arrêt, fonctionnement manuel, fonctionnement par profil, régulation en cascade de la pression partielle d’oxygène (pO₂) et mode de mélange chaotique. La régulation de température est de type PID, avec une plage de température de fonctionnement comprise entre 5 et 80 °C et une précision de régulation de ±0,2 °C ; le chauffage est assuré par une chemise chauffante d’une puissance de 250 W. Pour le pH, une plage de mesure de 0 à 14 avec une précision de régulation de ±0,05 pH est disponible ; pour la pO₂/DO, une plage de mesure de 0 à 200 % sat avec une précision de régulation de 0,3 % sat. En option, il est possible de raccorder des capteurs numériques et optiques pour le pH, l’oxygène dissous (DO), la biomasse, le potentiel redox, la densité cellulaire et l’analyse des gaz d’échappement ; tout comme le récipient, ceux-ci font partie des accessoires disponibles séparément. La régulation en cascade couple par exemple la vitesse de l’agitateur à la valeur de pO₂ mesurée, de sorte que le brassage soit automatiquement ajusté lorsque la teneur en oxygène diminue.

Alimentation en gaz et dosage

Quatre régulateurs de débit massique régulent l’azote, l’oxygène, l’air et le CO₂ en continu ou selon un système de régulation en cascade, avec une précision de régulation de ±2 % fsr et un débit compris entre 10 et 2 000 cc/min par gaz. Quatre pompes péristaltiques Watson-Marlow sont installées pour le dosage d’acide, de base, d’agent anti-mousse et de milieu de culture ; elles fournissent un débit compris entre 0,3 et 270 ml/min avec une précision de ±0,3 ml/min et leur sens de rotation peut être inversé. La connexion de l’unité de commande s’effectue via Ethernet, USB-B, RS232, Wi-Fi et OPC UA ; à cela s’ajoutent des interfaces dédiées pour le réacteur à usage unique, le thermostat et la pompe externe.

Intégrité des données et documentation des processus

La tablette enregistre les données de processus sur une mémoire interne d’une capacité de 32 Go, ce qui suffit généralement pour des cycles de culture s’étalant sur plusieurs semaines, sans qu’il soit nécessaire d’exporter les données entre-temps. En cas de coupure de courant pendant un cycle, l’unité de commande redémarre automatiquement et le processus se poursuit, sans qu’il soit nécessaire de le relancer manuellement. Pour la connexion à un système de contrôle des processus de niveau supérieur, les protocoles Ethernet, Wi-Fi et le protocole ouvert OPC UA sont disponibles lorsque plusieurs réacteurs doivent être surveillés simultanément.

Domaines d’application typiques

• Culture de microalgues et de cyanobactéries avec un contrôle défini de l’éclairage
• Procédés par lots, fed-batch et de perfusion en culture cellulaire
• Recherche sur les biocarburants et la séquestration du CO₂ avec apport contrôlé de gaz
• Procédés nécessitant une régulation PID documentée de la température, du pH et de la pression partielle d’oxygène (pO₂)

Ce dont vous avez besoin en plus

Pour disposer d’un photobioréacteur prêt à l’emploi, il faut ajouter à la Control Tower un récipient en verre à double paroi, disponible dans des volumes allant de 0,5 à 10 litres. Les capteurs standard pour le pH, le niveau de remplissage et la mousse font partie de ce kit de récipient, et non de l’unité de commande elle-même. Si vous souhaitez également mesurer la biomasse, le potentiel redox, les gaz d’échappement ou la densité cellulaire, vous pouvez ajouter les capteurs optiques ou numériques adaptés issus de la gamme d’accessoires. Étant donné que la puissance de chauffage et les panneaux LED dégagent de la chaleur pendant le fonctionnement, on ajoute généralement, dans la pratique, un refroidisseur à circulation pour assurer la régulation active de la température du récipient. Grâce à notre service d’approvisionnement, nous assemblons le récipient, les capteurs et l’unité de commande en fonction de la culture prévue, afin d’obtenir au final un système complet et opérationnel.

Détails techniques

Contenu de la livraison

• 1 x HABITAT photo cell Control Tower (unité de commande)
• 1 x tablette avec logiciel de commande et de régulation, écran tactile de 10,4 pouces
• 2 x panneaux d’éclairage LED

Le récipient en verre, les capteurs, l’outil d’agitation fixé au récipient et un refroidisseur à circulation pour le contrôle de la température ne sont pas compris dans la livraison et doivent être sélectionnés séparément en fonction du projet.

Utilisation et entretien

L’unité de commande est protégée selon l’indice de protection IP 20 contre les corps étrangers de grande taille, mais pas contre les projections d’eau ; un emplacement sec est donc obligatoire. La plage de température ambiante admissible est comprise entre 5 et 40 °C ; à des températures plus élevées, l’humidité relative admissible diminue de manière linéaire, passant de 80 % à 50 % à 40 °C. Après une coupure de courant, le système redémarre automatiquement ; il n’est pas nécessaire de relancer manuellement un processus en cours. La connexion de données via Ethernet, Wi-Fi ou OPC UA permet le raccordement à un système de contrôle-commande de niveau supérieur lorsque plusieurs réacteurs doivent être surveillés simultanément. À la fin de sa durée de vie, l’unité de commande, en tant qu’appareil électrique, doit être collectée séparément avec les déchets d’équipements électriques et électroniques, et non jetée avec les ordures ménagères.

Besoins spécifiques et service d’approvisionnement

La gamme HABITAT photo (cell) comprend des kits de récipient de différents volumes, des panneaux LED de rechange ainsi que des capteurs pour la biomasse, le potentiel redox, la densité cellulaire et l’analyse des gaz d’échappement. Grâce à notre service d’approvisionnement, nous vous aidons à configurer votre installation de photobioréacteur sur mesure, de la taille du récipient à l’équipement en capteurs adapté.

Foire aux questions

Le récipient du réacteur est-il inclus dans la livraison ?
Non. L’HABITAT photo (cell) est l’unité de commande comprenant une tablette et deux panneaux LED ; le récipient en verre à double paroi est commandé séparément en fonction du volume de culture.

Les capteurs standard de pH et de niveau sont-ils inclus ?
Non, ils font partie du kit de récipient, et non de l’unité de commande elle-même.

De quel type de commande d’éclairage l’appareil dispose-t-il ?
Mode minuterie, mode continu et mode programmé via les deux panneaux LED fournis, commandés depuis la tablette.

Le processus se poursuit-il automatiquement après une coupure de courant ?
Oui, l’unité de commande redémarre automatiquement, sans qu’il soit nécessaire de relancer le processus manuellement.

L’unité de commande peut-elle être connectée à un système de contrôle des processus ?
Oui, via Ethernet, Wi-Fi ou OPC UA ; les interfaces USB-B et RS232 sont également disponibles.