Miglas bioreaktors sastāv no stikla trauka ar nerūsējošā tērauda augšējo un apakšējo vāku. Bioreaktors novietots vertikāli uz četrām kājām. Termoregulācija realizēta ar bioreaktora apakšējā vāka temperatūras kontroli. Līmeņa un temperatūras sensoru porti novietoti bioreaktora augējā vākā. Bioreaktors ir aprīkots ar LED apvalku, hidraulisku smidzināšanas sprauslu, trīs paraugu turētāju platformām un gredzenveida barbotieri. Bioreaktora augšējā vākā ir porti ieplūdes/izplūdes gāzēm. Izplūdes gāzu kondensators ir novietots bioreaktora augšējā daļā, lai novērstu šķidruma daļiņu nevēlamu izkļūšanu ārā no trauka. Kondensatora dizains nodrošina lietotājam iespēju to regulēt ievietošanai autoklāvā. Kondensatoram ir regulējams gāzu vārsts, trauka iekšējā spiediena regulācijai.

Bioproecesu kontrolieris

Bioprocesu kontrolieris nodrošina būtiskāko parametru kontroli, vadību un procesa datu uzkrāšanu fermentācijas laikā. Bioproecesu kontrolieris sastāv no peristaltiskā sūkņa, gāzu samaisīšanas bloka, termostatēšanas un gaismas vadības sistēmām. Sensoru rādījumi tiek izvadīti un ierakstīti reālā laikā. Balstoties uz tiešsaistes sensoru rādījumiem un individuālo parametru uzstādītam vērtībām, ko lietotājs konkretizē pirms procesa uzsākšanas, vadības algoritmi izrēķina nepieciešamās regulas algoritmi izrēķina vērtības (lielumus), kas tālāk tiek padotas attiecīgajam vadības elementam (sildītājs, dzesēšanas ūdens vārsts, bāzes sūknis, skābes sūknis utt.), lai veiktu minēto parametru regulāciju. Bioproecesu kontrolieris ļauj kontrolēt un uzraudzīt šādus parametrus:

  • Gaismas intensitāti;
  • Gaismas ON/OFF laika periodus;
  • Aerācijas gāzu sastāvu;
  • Fermentācijas barotnes pH vērtības;
  • Smidzināšanas sprauslas darbības režīmu (piebarošanas ātrumu);
  • Fermentācijas šķidruma kondensāta līmeni bioreaktorā;
  • Cirkulācijas sūkņa darbības laiku;
  • Fermentācijas barotnes pievades ātrumu (impulsa garumu);
  • Temperatūru bioreaktorā;
  • CO2 un O2 koncentrāciju izplūdes gāzē;
  • Fermentācijas barotnes vadītspējas vērtības.

Sterilitāte

Visas minētās bioreaktora daļas (izņemot LED apvalks) var tikt autoklavētas, lai nodrošinātu fermentācijas procesa sterilitāti. Aerācijas/izplūdes gāzes tiek filtrētas, lai novērstu kontamināciju.

Temperatūras kontrole

Temperatūras sensors ir iemontēts bioreaktorā, lai novērotu temperatūras vērtības tālākas vadības īstenošanai (piem., termostatēšana). Lietotājs bioproecesu kontrolierī var uzstādīt vēlamās temperatūras vērtības. Temperatūras regulācija tiek īstenota ar termostatēta ūdens cirkulāciju caur apvalku, kas iemontēts bioreaktora apakšējā daļā. Attiecīgie elementi (aukstā ūdens vārsts, cirkulācijas sūknis un sildītājs) ir novietoti bioproecesu kontroliera termostatā un tiek kontrolēti caur iebūvētu PLC kontroles algoritmu.

Gaismas pievade

Gaismas pievade tiek nodrošināts ar LED apvalku, ko piestiprina pie bioreaktora trauka. Gaismas intensitāte var tikt regulēta caur bioproecesu kontrolieri manuāli vai arī iestatot vēlamo gaismas intensitātes profilu fermentācijas procesa laikā. Lietotājs var uzstādīt laika periodus (gaismas vai tumsas) gaismas pievadei, kuru laikā tā ir ieslēgta vai izslēgta (ON/OFF).

Miglas ģenerēšana

Miglas ģenerējas bioreaktorā ar hidrauliskas smidzināšanas sprauslas palīdzību, kas ir novietota uz bioreaktora augšējā vāka. Fermentācijas šķidrums no fermentācijas barotnes trauka tiek pievadīts uz sprauslu ar peristaltisko vai zobratu sūkņu palīdzību. Vēlamais izsmidzināmā škirduma pilīšu lielums var tikt regulēts ar spiedienu (piebarošanas ātrumu). Lietotājs var definēt ON / OFF periodus fermentācijas šķidruma piegādei bioproecesu kontrolierī. Kondensāta līmenis bioreaktorā tiek regulēts ar līmeņa sensoriem. Kad iepriekš noteiktais kondensāta līmenis ir sasniegts, liekais šķidrums tiek nosūknēts no bioreaktora uz fermentācijas barotnes trauku ar peristaltisko sūkņu palīdzību. Fermentācijas barotnes trauks ir aprīkots ar pH un vadītspējas sensoriem. pH tiek uzturēts vēlamajās uzstādītajās vertībās, pievador bāzes vai skābes šķīdumu fermentācijas šķidrumā caur bioproecesu kontroliera iepriekš kalibrētu peristaltisko sūkni. Fermentācijas procesa laikā šķidrums tiek maisīts ar magnētisko maisītāju, lai novērstu daļiņu sedimentāciju un koncentrācijas gradienta veidošanos. Fermentācijas procesa laikā pH, temperatūras, CO2, O2 un vadītspējas lasījumi tiek attēloti bioproecesu kontroliera displejā.

Paraugu turētājs

Bioreaktora traukā ir izvietoti trīs paraugu turētāji, uz kuriem procesa sākumā sējmateriāls tiek inokulēts. Paraugu turētājs veidots no sieta ar ventilācijas caurumiem vidū miglas cirkulācijas nolūkiem. Bioreaktora augšējā vākā ir liels ports kultūras sēšanai.

Aerācija

Aerācija tiek nodrošināta caur gredzenveida barbotieri, kas ir uzstādīta bioreaktora traukā. Aerācijas gāzu sastāvs (CO2 koncentrācija) un plūsma ir manuāli un automātiski regulējama ar bioproecesu kontroliera gāzu samaisīšanas sistēmu un MFC (mass flow controller). Spiediens bioreaktorā it novērojams ar manometru, kas ir novietots uz bioreaktora augšējā vāka. Spiediens var tikt manuāli pielāgots ar regulējamu kondensatora vārstu. Izplūdes gāzu sastāvs ir novērojams ar CO2 / O2 gāzu sensoru.

Sensori

Bioreaktors ir aprīkots ar vairākiem portiem, kas paredzēti sensoru uzstādīšanai, šķidrumu, gāzes padošanai un izvadīšanai. Līmeņa un temperatūras sensori uzstādīti bioreaktorā vākā, kondensāta līmeņa un temperatūras vērtību novērošanai un tālākas kontroles īstenošanai (piem., cirkulācijas sūkņa kontrole, termostata kontrole).

4 Mist bioreactor scheme