IKA HABITAT photo (cell) Steuereinheit für Photobioreaktoren, LED-Lichtsteuerung und PID-Regelung, 0010007553

Wer photoautotrophe Organismen wie Mikroalgen oder Cyanobakterien im Bioreaktor kultiviert, braucht eine Lichtquelle, die sich genauso genau steuern lässt wie Temperatur, pH-Wert oder Gaszufuhr. Die IKA HABITAT photo (cell) ist die Steuereinheit, die einen HABITAT-research-Bioreaktor über zwei LED-Lichtpanels zum Photobioreaktor erweitert, mit Timer-, Dauer- und Programmbetrieb für die Beleuchtung und einer PID-Regelung für Temperatur, pH und gelösten Sauerstoff.

Geliefert wird ausschließlich der Control Tower mit Bedientablett und den beiden LED-Panels. Das doppelwandige Glasgefäß, das für den Bioprozess selbst nötig ist, sowie die pH-, Temperatur- und weitere Sensorik gehören nicht zum Lieferumfang dieser Steuereinheit und werden passend zum geplanten Kulturvolumen separat zusammengestellt.

Lichtsteuerung für photoautotrophe Kulturen

Zwei LED-Lichtpanels sind bereits im Lieferumfang enthalten und lassen sich über das 10,4-Zoll-Touch-Tablet im Timer-, Dauer- oder Programmbetrieb ansteuern. Konkrete Angaben zu Spektrum, Wellenlänge oder Lichtintensität weist die Herstellerseite nicht aus, die Lichtsteuerung selbst deckt aber sowohl konstante Beleuchtung als auch Tag-Nacht-Zyklen ab, wie sie viele photoautotrophe Kulturen für einen stabilen Wachstumsrhythmus brauchen. Die Panels lassen sich bei Bedarf einzeln als Ersatzteil nachbestellen, ohne die gesamte Steuereinheit zu tauschen. Für Versuchsreihen mit unterschiedlichen Lichtprogrammen lässt sich so über das Tablet ein Programm hinterlegen und später erneut abrufen, statt jeden Lauf einzeln neu einzustellen.

Regelparameter für Rührer, Temperatur, pH und pO2

Der Rührer arbeitet in einem Drehzahlbereich von 1 bis 2200 rpm, wählbar zwischen Aus, manuellem Betrieb, Profilbetrieb, einer Kaskaden-pO2-Regelung und einem chaotischen Mischmodus. Die Temperaturregelung ist als PID ausgelegt, mit einer Arbeitstemperatur von 5 bis 80 °C und einer Regelgenauigkeit von ±0,2 °C, geheizt wird über einen Heizmantel mit 250 W Leistung. Für pH steht ein Messbereich von 0 bis 14 mit einer Regelgenauigkeit von ±0,05 pH zur Verfügung, für pO2/DO ein Messbereich von 0 bis 200 %sat mit einer Regelgenauigkeit von 0,3 %sat. Optional lassen sich digitale und optische Sensoren für pH, DO, Biomasse, Redox, Zelldichte und Abgasanalyse anschließen, sie gehören wie das Gefäß zum separat erhältlichen Zubehör. Die Kaskadenregelung koppelt dabei zum Beispiel die Rührerdrehzahl an den gemessenen pO2-Wert, sodass die Durchmischung automatisch nachgeführt wird, wenn der Sauerstoffgehalt sinkt.

Gasversorgung und Dosierung

Vier Mass Flow Controller regeln Stickstoff, Sauerstoff, Luft und CO2 kontinuierlich oder in einer Kaskadenregelung, mit einer Regelgenauigkeit von ±2 % fsr und einem Durchfluss von 10 bis 2000 cc/min je Gas. Für die Zudosierung von Säure, Base, Antischaummittel und Nährmedium sind vier Watson-Marlow-Peristaltikpumpen verbaut, sie fördern zwischen 0,3 und 270 ml/min bei einer Genauigkeit von ±0,3 ml/min und lassen sich in ihrer Drehrichtung umkehren. Angeschlossen wird die Steuereinheit über Ethernet, USB-B, RS232, WLAN und OPC UA, dazu kommen eigene Schnittstellen für Einwegreaktor, Thermostat und externe Pumpe.

Datenintegrität und Prozessdokumentation

Das Tablet speichert Prozessdaten auf einem internen Speicher mit 32 GB Kapazität, für Kultivierungsläufe über mehrere Wochen reicht das üblicherweise aus, ohne dass zwischendurch Daten exportiert werden müssen. Fällt der Strom während eines Laufs aus, startet die Steuereinheit automatisch neu und der Prozess setzt sich fort, statt manuell neu angestoßen werden zu müssen. Wer nach FDA CFR Part 11 dokumentieren muss, kann diese Anforderungen an Datenintegrität und Nachvollziehbarkeit laut Hersteller optional mit dem System erfüllen, ein eigenständiges Zertifikat dafür weist die Produktseite nicht aus. Für die Anbindung an ein übergeordnetes Prozessleitsystem stehen Ethernet, WLAN und das offene Protokoll OPC UA bereit, wenn mehrere Reaktoren gleichzeitig überwacht werden sollen.

Typische Einsatzbereiche

• Kultivierung von Mikroalgen und Cyanobakterien mit definierter Lichtsteuerung
• Batch-, Fed-Batch- und Perfusionsprozesse in der Zellkultivierung
• Forschung zu Biokraftstoffen und CO2-Bindung mit kontrollierter Gaszufuhr
• Prozesse mit Bedarf an dokumentierter PID-Regelung von Temperatur, pH und pO2

Was Sie zusätzlich brauchen

Für einen betriebsbereiten Photobioreaktor kommt zum Control Tower ein doppelwandiges Glasgefäß dazu, erhältlich in Volumina von 0,5 bis 10 Litern. Die Standard-Sensorik für pH, Füllstand und Schaum ist Teil dieses Gefäßpakets, nicht der Steuereinheit selbst. Wer zusätzlich Biomasse, Redox, Abgas oder Zelldichte erfassen möchte, ergänzt die passenden optischen oder digitalen Sensoren aus dem Zubehörprogramm. Weil die Heizleistung und die LED-Panels beim Betrieb Wärme abgeben, kommt in der Praxis meist auch ein Umwälzkühler zur aktiven Temperierung des Gefäßes hinzu. Über unseren Beschaffungsservice stellt LT Laborhandel Gefäß, Sensorik und Steuereinheit passend zur geplanten Kultur zusammen, damit am Ende ein vollständiges, funktionsfähiges System steht.

Technische Details

Lieferumfang

• 1 x HABITAT photo cell Control Tower (Steuereinheit)
• 1 x Tablet mit Bedien- und Regelsoftware, 10,4 Zoll Touchscreen
• 2 x LED-Lichtpanel

Glasgefäß, Sensorik, Rührwerkzeug am Gefäß und ein Umwälzkühler zur Temperierung gehören nicht zum Lieferumfang und werden passend zum Projekt zusätzlich zusammengestellt.

Anwendung und Wartung

Die Steuereinheit ist nach Schutzart IP 20 vor größeren Fremdkörpern, aber nicht vor Spritzwasser geschützt, ein trockener Aufstellort ist deshalb Pflicht. Der zulässige Umgebungstemperaturbereich liegt bei 5 bis 40 °C, bei höheren Temperaturen sinkt die zulässige relative Feuchte linear von 80 % auf 50 % bei 40 °C. Nach einem Stromausfall startet das System automatisch neu, ein laufender Prozess muss dafür nicht manuell neu angestoßen werden. Die Datenverbindung über Ethernet, WLAN oder OPC UA erlaubt die Anbindung an ein übergeordnetes Prozessleitsystem, wenn mehrere Reaktoren gleichzeitig überwacht werden sollen. Am Ende der Nutzungsdauer gehört die Steuereinheit als Elektrogerät in die getrennte Elektroaltgeräte-Erfassung, nicht in den Hausmüll.

Individueller Bedarf & Beschaffungsservice

Zur HABITAT photo (cell) gehören Gefäßpakete in verschiedenen Volumina, Ersatz-LED-Panels sowie Sensorik für Biomasse, Redox, Zelldichte und Abgasanalyse. Auch IQ/OQ-Dokumentation und Qualifizierungsunterlagen sind erhältlich. Über unseren Beschaffungsservice unterstützt Sie LT Laborhandel bei der Konfiguration Ihres individuellen Photobioreaktor-Setups, von der Gefäßgröße bis zur passenden Sensorbestückung.

Häufig gestellte Fragen

Ist das Reaktorgefäß im Lieferumfang enthalten?
Nein. Die HABITAT photo (cell) ist die Steuereinheit mit Tablet und zwei LED-Panels, das doppelwandige Glasgefäß wird passend zum Kulturvolumen separat bestellt.

Ist die Standard-Sensorik für pH und Füllstand dabei?
Nein, sie gehört zum Gefäßpaket, nicht zur Steuereinheit selbst.

Welche Lichtsteuerung hat das Gerät?
Timer-, Dauer- und Programmbetrieb über die beiden mitgelieferten LED-Panels, gesteuert über das Tablet.

Läuft der Prozess nach einem Stromausfall automatisch weiter?
Ja, die Steuereinheit startet automatisch neu, ohne dass der Prozess manuell neu gestartet werden muss.

Lässt sich die Steuereinheit an ein Prozessleitsystem anbinden?
Ja, über Ethernet, WLAN oder OPC UA, zusätzlich stehen USB-B und RS232 zur Verfügung.