Controllo gas nei bioreattori

1 Settembre 2022
Controllo gas nei bioreattori

I bioreattori sono attrezzature sofisticate all’interno dei quali avvengono processi biologici: si presentano come grandi contenitori di acciaio che, come un grande ventre, accolgono e fanno proliferare le cellule.

 

Vengono utilizzati in vari ambiti applicativi, nell’industria alimentare e nell’industria delle bevande per la fermentazione, l’aggiunta di vitamine, antiossidanti o coloranti. Ma è soprattutto nell’ambito della ricerca e dell’industria farmaceutica che in questo momento svolgono un ruolo di primaria importanza nella lotta al Covid, attraverso la produzione di vaccino.

 

All’interno del bioreattore le cellule vengono nutrite, mantenute nelle migliori condizioni possibili. Quindi vengono infettate con il vettore virale, permettendo la crescita del vaccino attraverso la fermentazione della coltura cellulare. Si tratta di processi molto delicati, pertanto è fondamentale che le condizioni ambientali (livelli di ossigeno, concentrazione di anidride carbonica, temperatura e Ph) all’interno del bioreattore siano ottimali, cioè note e controllate in modo da consentire le funzioni tra le cellule.

In particolare, è di assoluta importanza che l’iniezione di gas sia molto precisa: normalmente vengono utilizzati aria, azoto, ossigeno e anidride carbonica. Ad esempio, è importante fornire un adeguato apporto di ossigeno al bioprocesso. Il metabolismo dei microrganismi dipende dalla concentrazione di ossigeno disciolto, per cui è necessario avere un controllo preciso: la concentrazione di ossigeno deve essere abbassata o aumentata secondo necessità aggiungendo azoto o ossigeno. I regolatori di portata svolgono un ruolo fondamentale nel controllo del processo.

La domanda di sistemi di fornitura di gas affidabili, ripetibili e flessibili per bioreattori è in costante crescita. Ciò è dovuto ai processi sempre più impegnativi, critici e delicati nella bioindustria in cui i misuratori ad area variabile manuali, con valvole integrate, non sono più adatti a soddisfare tali requisiti. I misuratori VA non hanno segnale di uscita e non sono adatti per l’automazione del processo, inoltre sono estremamente sensibili ai cambiamenti di pressione e temperatura.

Processi più impegnativi richiedono anche prestazioni più elevate (principalmente ripetibilità). I Mass Flow Controllers prodotti dalla svizzera Vögtlin consentono di apportare migliorie all’intero processo. Estremamente accurati, questi strumenti misurano direttamente la portata in massa per un numero molto vasto di gas, offrendo una misura precisa e veloce.  La tecnologia si basa sul principio della dissipazione termica generata dal gas in transito attraverso il sensore di misura. Grazie al sensore a semiconduttore termosensibile CMOS, i misuratori di portata Vögtlin non risentono delle variazioni di pressione e temperatura. Inoltre possono essere forniti con diverse curve di calibrazione in modo da garantire un’elevata dinamicità di impiego.

Tra le caratteristiche più interessanti di questi strumenti citiamo:

  • tempi di risposta rapidissimi
  • nessuna deriva di misura
  • precisioni sorprendenti, anche entro lo 0,3%f.s. con dinamica di misura 1:100
  • ampia scelta di interfaccia analogici/digitali, con tanti protocolli tra cui scegliere (Modbus, Profibus, Profinet, EtherCAT)
  • il display built-in garantisce una flessibilità operativa impareggiabile.

Vögtlin è rappresentata in Italia da Ital Control Meters.

 

 

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