IKA HABITAT foto (cel), besturingseenheid voor fotobioreactor, 0010007553

Wie fotoautotrofe organismen zoals microalgen of cyanobacteriën in een bioreactor kweekt, heeft een lichtbron nodig die net zo nauwkeurig kan worden geregeld als de temperatuur, de pH-waarde of de gastoevoer. De IKA HABITAT photo (cell) is de besturingseenheid die een HABITAT-research-bioreactor via twee LED-lichtpanelen uitbreidt tot een fotobioreactor, met timer-, continu- en programmabedrijf voor de verlichting en een PID-regeling voor temperatuur, pH-waarde en opgeloste zuurstof.

De levering omvat uitsluitend de Control Tower met bedieningspaneel en de twee LED-panelen. Het dubbelwandige glazen vat, dat nodig is voor het bioproces zelf, evenals de pH-, temperatuur- en overige sensoren, maken geen deel uit van de leveringsomvang van deze besturingseenheid en worden afzonderlijk samengesteld, afgestemd op het geplande kweekvolume.

Lichtregeling voor fotoautotrofe culturen

Twee LED-lichtpanelen zijn reeds bij de levering inbegrepen en kunnen via de 10,4-inch touch-tablet worden aangestuurd in timer-, continu- of programmabedrijf. Gegevens over spectrum, golflengte en lichtintensiteit verstrekken wij op aanvraag. De lichtregeling zelf biedt zowel constante verlichting als dag-nachtcycli, zoals veel fotoautotrofe culturen nodig hebben voor een stabiel groeiritme. De panelen kunnen indien nodig afzonderlijk als reserveonderdeel worden nabesteld, zonder dat de gehele besturingseenheid hoeft te worden vervangen. Voor reeksen experimenten met verschillende lichtprogramma’s kunt u zo via de tablet een programma opslaan en later opnieuw oproepen, in plaats van elke proef afzonderlijk opnieuw in te stellen.

Regelparameters voor roerwerk, temperatuur, pH en pO₂

De roerder werkt binnen een toerentalbereik van 1 tot 2200 tpm, waarbij u kunt kiezen uit Uit, handmatige bediening, profielbediening, een cascade-pO₂-regeling en een chaotische mengmodus. De temperatuurregeling is uitgevoerd als PID, met een bedrijfstemperatuur van 5 tot 80 °C en een regelnauwkeurigheid van ±0,2 °C; de verwarming vindt plaats via een verwarmingsmantel met een vermogen van 250 W. Voor pH is een meetbereik van 0 tot 14 beschikbaar met een regelnauwkeurigheid van ±0,05 pH; voor pO₂/DO een meetbereik van 0 tot 200 %sat met een regelnauwkeurigheid van 0,3 %sat. Optioneel kunnen digitale en optische sensoren voor pH, DO, biomassa, redox, celdichtheid en uitlaatgasanalyse worden aangesloten; deze behoren, net als het vat, tot de afzonderlijk verkrijgbare accessoires. De cascaderegeling koppelt bijvoorbeeld het toerental van de roerder aan de gemeten pO₂-waarde, zodat de doormenging automatisch wordt bijgestuurd wanneer het zuurstofgehalte daalt.

Gasvoorziening en dosering

Vier massastroomregelaars regelen stikstof, zuurstof, lucht en CO₂ continu of in een cascaderegeling, met een regelnauwkeurigheid van ±2 % fsr en een doorstroom van 10 tot 2000 cc/min per gas. Voor de dosering van zuur, base, antischuimmiddel en voedingsmedium zijn vier Watson-Marlow-peristaltische pompen ingebouwd; deze verpompen tussen 0,3 en 270 ml/min met een nauwkeurigheid van ±0,3 ml/min en kunnen in hun draairichting worden omgekeerd. De besturingseenheid kan worden aangesloten via Ethernet, USB-B, RS232, WLAN en OPC UA, aangevuld met eigen interfaces voor de wegwerpreactor, de thermostaat en de externe pomp.

Gegevensintegriteit en procesdocumentatie

De tablet slaat procesgegevens op in een intern geheugen met een capaciteit van 32 GB; dit is doorgaans voldoende voor kweekruns van meerdere weken, zonder dat tussentijds gegevens hoeven te worden geëxporteerd. Mocht de stroom tijdens een kweekcyclus uitvallen, dan start de besturingseenheid automatisch opnieuw op en wordt het proces voortgezet, zonder dat dit handmatig opnieuw hoeft te worden gestart. Wie volgens FDA CFR Part 11 moet documenteren, kan volgens de fabrikant optioneel met dit systeem aan deze eisen inzake gegevensintegriteit en traceerbaarheid voldoen; details over een afzonderlijk certificaat verstrekken wij op verzoek. Voor de koppeling met een overkoepelend procesbesturingssysteem zijn Ethernet, WLAN en het open protocol OPC UA beschikbaar, indien meerdere reactoren tegelijkertijd moeten worden bewaakt.

Typische toepassingsgebieden

• Kweek van microalgen en cyanobacteriën met gedefinieerde lichtregeling
• Batch-, fed-batch- en perfusieprocessen bij celkweek
• Onderzoek naar biobrandstoffen en CO₂-vastlegging met gecontroleerde gastoevoer
• Processen waarbij gedocumenteerde PID-regeling van temperatuur, pH en pO₂ vereist is

Wat u verder nog nodig hebt

Voor een gebruiksklare fotobioreactor is naast de Control Tower een dubbelwandig glazen vat nodig, verkrijgbaar in volumes van 0,5 tot 10 liter. De standaardsensoren voor pH, vulniveau en schuim maken deel uit van dit vatpakket, niet van de besturingseenheid zelf. Wie bovendien biomassa, redox, afgas of celdichtheid wil meten, voegt de bijbehorende optische of digitale sensoren uit het accessoireprogramma toe. Omdat het verwarmingsvermogen en de LED-panelen tijdens het gebruik warmte afgeven, wordt in de praktijk meestal ook een circulatiekoeler toegevoegd voor de actieve temperatuurregeling van het vat. Via onze inkoopservice stellen wij het vat, de sensoren en de besturingseenheid samen, afgestemd op de geplande kweek, zodat er uiteindelijk een compleet, functioneel systeem ontstaat.

Technische details

Leveringsomvang

• 1 x HABITAT fotocel Control Tower (besturingseenheid)
• 1 x tablet met bedienings- en regelsoftware, 10,4 inch touchscreen
• 2 x LED-lichtpanelen

Een glazen vat, sensoren, roerwerk aan het vat en een circulatiekoeler voor temperatuurregeling zijn niet inbegrepen in de levering en worden afzonderlijk samengesteld, afgestemd op het project.

Gebruik en onderhoud

De besturingseenheid is volgens beschermingsgraad IP 20 beschermd tegen grotere vreemde voorwerpen, maar niet tegen spatwater; een droge opstellocatie is daarom verplicht. Het toegestane omgevingstemperatuurbereik ligt tussen 5 en 40 °C; bij hogere temperaturen daalt de toegestane relatieve vochtigheid lineair van 80 % naar 50 % bij 40 °C. Na een stroomstoring start het systeem automatisch opnieuw op; een lopend proces hoeft hiervoor niet handmatig opnieuw te worden gestart. De dataverbinding via Ethernet, WLAN of OPC UA maakt aansluiting op een overkoepelend procesbesturingssysteem mogelijk, wanneer meerdere reactoren tegelijkertijd moeten worden bewaakt. Aan het einde van de levensduur dient de besturingseenheid, als elektrisch apparaat, te worden ingeleverd bij de gescheiden inzameling van afgedankte elektrische apparaten en mag deze niet bij het huisvuil worden weggegooid.

Individuele behoeften & inkoopservice

Bij de HABITAT photo (cell) behoren vatenpakketten met verschillende volumes, vervangende LED-panelen en sensoren voor biomassa, redox, celdichtheid en uitlaatgasanalyse. Ook IQ/OQ-documentatie en kwalificatiedocumenten zijn verkrijgbaar. Via onze inkoopservice ondersteunen wij u bij de configuratie van uw individuele fotobioreactoropstelling, van de grootte van de vaten tot de juiste sensoren.

Veelgestelde vragen

Is het reactorvat bij de levering inbegrepen?
Nee. De HABITAT photo (cell) is de besturingseenheid met tablet en twee LED-panelen; het dubbelwandige glazen vat wordt afzonderlijk besteld, afgestemd op het kweekvolume.

Zijn de standaardsensoren voor pH en vulniveau inbegrepen?
Nee, deze maken deel uit van het vatpakket, niet van de besturingseenheid zelf.

Welke lichtregeling heeft het apparaat?
Timer-, continu- en programmabedrijf via de twee meegeleverde LED-panelen, aangestuurd via de tablet.

Loopt het proces na een stroomstoring automatisch door?
Ja, de besturingseenheid start automatisch opnieuw op, zonder dat het proces handmatig opnieuw hoeft te worden gestart.

Kan de besturingseenheid worden aangesloten op een procesbesturingssysteem?
Ja, via ethernet, wifi of OPC UA; daarnaast zijn USB-B en RS232 beschikbaar.