Virtueller Bioreaktor

Features

Mit dem virtuellen Bioreaktor wird der zeitliche Verlauf von Fermentationen simuliert. Der Benutzer f�hrt den Prozess interaktiv �ber eine Bedienoberfl�che, die derjenigen in modernen Prozessleitsystemen nachempfunden ist. Am Beispiel der Fermentation von Hefe k�nnen Prozessparameter wie Substratkonzentration, R�hrerdrehzahl, Temperatur, etc. variiert und die Wirkung auf den Prozessverlauf beobachtet werden. Fertig implementierte Regelungen erleichtern die Handhabung.

Die wichtigsten Online Messwerte werden in separaten Diagrammen dargestellt:

• Gel�stsauerstoffkonzentration
• Abgaskonzentration O₂ und CO₂
• Temperaturen
• F�llst�nde

Anwendungsgebiete

Mit dem virtuellen Bioreaktor ist die realit�tsnahe Simulation von Bioprozessen m�glich. Am Beispiel der Fermentation von Hefe k�nnen die verschiedenen Prozessparameter variiert und die Wirkungen auf den Prozessverlauf beobachtet werden. Folgende Experimente k�nnen die Studierenden oder Auszubildenden mit dem Virtuellen Bioreaktor, z.B. im Praktikum, selbst�ndig durchf�hren:

• Kontinuierliche und diskontinuierliche Fermentation von Hefe
• Fermentation mit variabler Gel�stsauerstoffkonzentration (aerob/ anaerob, Pasteur-Effekt)
• Crabtee-Effekt
• Dynamische und statische Bestimmung des Sauerstoff�bergangskoeffizienten (kLa)
• Sterilisationszyklus

Vorteile

F�r die Anwender:

• Einfache Bedienung
• Selbst�ndiges Arbeiten

F�r die Ausbilder:

• Entlastung des Ausbildungspersonals
• Optimale Vorbereitung von aufw�ndigen und kostenintensiven Experimenten
• Vermeidung von Fehlgeschlagenen Experimenten

Fertig implementierte Regelkreise erleichtern die Handhabung. Die Basisversion enth�lt Regelkreise f�r die Regelung von Temperatur, Schaumbildung und Gel�stsauerstoff (Kaskaden-Regelung). Die Soll- und Grenzwerte k�nnen individuell ver�ndert werden. Ein manueller Betrieb ist ebenfalls m�glich.

Erweiterungen

Der virtuelle Bioreaktor wurde auf der Basis des industriellen Prozessleitsystems WinErs entwickelt. Neue Regelungskonzepte k�nnen einfach und schnell integriert werden. Damit k�nnen die Funktion von Reglern sowie innovative Regelungsstrategien untersucht werden.