Automatización de biorreactores Tres biorreactores: del laboratorio a la producción

En la feria Analytica, Festo muestra cómo se pueden automatizar los biorreactores para algas, bacterias y levaduras. La empresa presenta componentes y soluciones para la gestión de gases, la gestión de líquidos y la tecnología de control, desde una simple válvula hasta un armario eléctrico listo para su instalación.

Los bioprocesos constituyen alternativas sostenibles a los procesos de producción convencionales y permiten la fabricación de nuevos productos. En la feria Analytica, Festo presenta, con «Biotech Automation», una visión general de los componentes y soluciones ya disponibles, basándose en procesos de cultivo seleccionados. La empresa expone tres biorreactores: un biorreactor de circuito cerrado para algas, tomando como ejemplo la Chlorella vulgaris; un reactor de acero inoxidable para el cultivo de microorganismos como la E. coli; y un reactor de laboratorio de sobremesa destinado a la formación y el perfeccionamiento profesional.

Biorreactor de acero inoxidable para biotecnología industrial

N.º 1: el biorreactor de acero inoxidable. Para que los microorganismos, como las bacterias, las algas y las levaduras, crezcan de forma óptima y generen una gran cantidad de biomasa, en el reactor deben darse unas condiciones ambientales que se adapten exactamente a sus necesidades. Esto requiere la medición, el registro y la regulación de numerosas variables del proceso. Además de la temperatura y el pH, el suministro constante de nutrientes (medios líquidos), así como la inyección precisa de aire, oxígeno u otros gases y su distribución uniforme en el reactor, desempeñan un papel fundamental. Para ello, Festo ofrece componentes de actuadores y sensores, así como soluciones en los ámbitos de la gestión de gases, la gestión de líquidos, el movimiento y la tecnología de control, hasta llegar al armario eléctrico listo para su instalación.

El biorreactor de acero inoxidable es adecuado, entre otras cosas, para el cultivo de microorganismos como la E. coli y se utiliza con frecuencia en la biotecnología industrial. Para la dosificación de los gases se utilizan reguladores de caudal másico VEMD. Además del aire, el sistema también dosifica nitrógeno, CO₂ y oxígeno.

Para fluidos líquidos, Festo aplica el método «Pressure-Over-Liquid»: la válvula reguladora de presión proporcional VEAB genera una presión previa en un depósito de fluido. Gracias a esta sobrepresión, el fluido entra en el reactor. Según la información facilitada por la empresa, la válvula solenoide VYKA, aislada del fluido, controla con gran precisión incluso las cantidades más pequeñas y es adecuada también para sustancias agresivas como álcalis, ácidos y otros productos químicos.

Para la regulación de la temperatura del reactor, Festo utiliza la válvula de bola VZBD, conforme a las normas de la FDA, que se ajusta mediante el actuador oscilante DFPD y el posicionador CMSX. El controlador CPX-E controla todos los componentes del reactor y regula de forma automática el pH, la temperatura y otros factores que influyen en el crecimiento de los microorganismos. Es posible conectarlo a un sistema de control mediante el estándar MTP.

El reactor de algas aprovecha la fotosíntesis

N.º 2: el reactor de algas. La fotosíntesis es una vía metabólica fundamental para el crecimiento de las algas. En este proceso, el CO₂ se transforma en azúcar y se libera oxígeno. Los dos fotobiorreactores Flat-Panel-Airlift (FPA) de Subitec, con una capacidad de seis litros cada uno, permiten el cultivo productivo de microalgas mediante el aprovechamiento óptimo de la luz, el CO₂ y los nutrientes. La aplicación muestra dos métodos de inyección controlada de gases: por un lado, un regulador de caudal másico VEMD para el aire y otro para el CO₂ suministran al reactor exactamente la cantidad adecuada. Por otro lado, el regulador de presión VEAA, junto con el sensor de caudal SFAH, controla la inyección de gases. Este último mide la cantidad real de CO₂ y aire.

La válvula de compresión VZQA, de accionamiento neumático y apta para uso alimentario, se utiliza para llenar y vaciar el reactor o para la toma de muestras. Estas válvulas se controlan mediante la nueva isla de válvulas VTUX. El CPX-E se encarga del control y la regulación de los componentes del reactor y regula de forma automática el pH, la temperatura, la inyección de gas y la iluminación.

Reactor de aprendizaje para la biomedtrónica

N.º 3: el «Lernreaktor». Festo no aborda los retos en el ámbito de la biologización únicamente desde el punto de vista técnico. Como importante impulsor de la formación técnica inicial y continua, la empresa también tiene en cuenta las cualificaciones que serán necesarias en el futuro. El «reactor de aprendizaje» presenta un concepto modular con software y hardware didácticos para los fundamentos técnicos de la biomedtrónica. A partir de un bioproceso, el sistema transmite conocimientos sobre ingeniería eléctrica, mecánica, informática y procesos biológicos.

Soluciones de sistema a medida

Además de componentes individuales, Festo también ofrece soluciones de sistema a medida para biorreactores. De este modo, a partir de componentes seleccionados se crean soluciones de automatización adaptadas, por ejemplo, en forma de armarios de control completos. Además, se puede desarrollar software específico para cada cliente, desde el control hasta la nube. La integración perfecta de los sistemas y la posibilidad de analizar los datos en tiempo real permiten un control de procesos eficiente y transparente.

Analytica 2026: pabellón B2, stand 309