3. PRESENTACIÓ DE LA PLANTA
En la planta pilot podem veure el funcionament d'un fermentador automatitzat a petita escala. Aquest equip és de la marca INFORS HT, concretament el model MINIFORS (veure figura 3.1).
Figura 3.1. Fermentador a escala petita
En la següent imatge podem veure cada una de les parts de l'aparell:
Figura 3.2. Parts fermentador
A |
Panell de comandament |
O |
Amplificador operacional |
B |
Suport de la carcassa/ safata degoteig |
P |
Cable sonda PH |
C |
Suport per ampolles de reactiu |
Q |
Cable antiespumant |
D |
Unitat base |
R |
Cable sonda de temperatura Pt_100 |
E |
Bombes peristàltiques |
S |
Cable de la sonda de pO2 |
F |
Bloc central calefactor |
T |
Maneta d'elevació de coberta de la cadena de transmissió de les turbines |
G |
Carcassa del reactor |
U |
Interruptor d'alimentació de xarxa (part posterior) |
H |
Difusor |
V |
Port de muntatge |
I |
Eix amb turbines d'agitació |
W |
Cargol de fixació de la tapa del reactor |
J |
Placa reflectant de calor |
X |
Ampolla del reactiu |
K |
Rotàmetre |
Y |
Entrada de O2 i CO2 (opcional) |
L |
Entrada d'aire (darrere) |
Z |
Port RS232 de dades en sèrie (part posterior) |
M |
Entrada d'aigua (darrere) |
1 |
No disponible en el model escollit |
N |
Sortida d'aigua (darrere) |
2 |
No disponible en el model escollit |
3.1. BASE
En aquest subapartat es veuran totes les parts de l'equip que hi ha situades a la unitat base (D).
A continuació es mostra una imatge dels serveis auxiliars que hi ha situats darrere de la unitat base i que s'utilitzaran en la realització de la pràctica:
Figura 3.3. Situació serveis auxiliars
Per tal d'addicionar automàticament o preconfiguradament la quantitat exacte d'àcid o de base necessària segons la consigna marcada, s'utilitzen bombes peristàltiques. En el cas que el detector d'escuma doni senyal d'existència d'escuma, s'accionarà automàticament la bomba peristàltica d'antiespumant per deixar caure aquest dintre del reactor i així impedir que es segueixi formant. En total de bombes peristàltiques n'hi ha quatre: la d'àcid, base, antiespumant i l'última que és configurable.
Figura 3.4. Bombes peristàltiques (vista superior esquerre de la base del reactor)
El bloc central calefactor es troba situat a la part frontal de la base. Aquest té com a finalitat escalfar el reactor per tal de mantenir unes condicions estables de temperatura. La placa reflectant és un accessori annex al bloc central calefactor i que compleix una doble funció: augmentar la superfície de contacte entre la carcassa i el bloc central perquè hi hagi una distribució més homogènia de la calor i també per assegurar la carcassa del reactor per tal d'evitar qualsevol tipus de vibració. La placa es fixa al bloc central calefactor mitjançant dos cargols.
Figura 3.5. Bloc central calefactor i placa reflectant de calor
El rotàmetre és un accessori integrat a la base del reactor. Aquest dispositiu té com a finalitat regular el cabal d'entrada d'aire que s'envia a l'interior del reactor mitjançant el difusor integrat a la tapa del reactor. La connexió entre el rotàmetre i el difusor es fa a partir d'un tub en el qual hi ha instal·lat un filtre de partícules de fins a 40 µm, perquè l'aire que entra a l'interior estigui lliure de partícules.
Figura 3.6. Rotàmetre i filtre
En aquest equip hi ha una sèrie de sondes: pH, pO2, antiespumant i temperatura. Per tal de transmetre aquests senyals al panell de control i poder regular és necessari una sèrie de cablejats que es mostren a la figura 3.7.
Figura 3.7. Cablejat de connexió de les sondes
La maneta d'elevació de la coberta de transmissió de les turbines serveix per donar tracció a l'eix de les pales per tal d'agitar el contingut de l'interior del reactor. Té dues posicions: amunt (per tal de poder treure el reactor) i avall (per donar tracció a l'eix).
Figura 3.8. Maneta d'elevació de la coberta de la cadena de transmissió de les turbines
El panell de comandament està situat a la part inferior central de la base. Aquest s'utilitza per visualitzar les dades enviades des de les diferents sondes a temps real, i controlar i regular els diferents paràmetres i equipaments de que disposa el reactor, com són les bombes peristàltiques, bloc central calefactor, velocitat de gir de les turbines, regulació del pH, etc. A la figura 3.9. es poden veure les pantalles i botons dels que disposa.
Figura 3.9. Panell de comandament
3.2. CARCASSA DEL REACTOR
Les carcasses dels reactors solen tenir una forma cilíndrica i estan fetes amb diferents tipus de materials segons la utilització que se’ls hi hagi de donar, en el nostre cas està feta de vidre.La funció d’aquesta és la de contenir el caldo de cultiu i tots aquells additius que s’hagin addicionat al llarg del procés.
Figura 3.10. Vista frontal i superior de la carcassa
A l'interior de la carcassa del reactor hi ha una estructura metàl·lica que conté unes petites pales verticals anomenades deflectors (veure figura 3.11), que fan juntament amb les turbines que la mescla del cultiu sigui el més homogènia possible.
Figura 3.11. Deflectors
3.3. SUPORT DE LA CARCASSA/ SAFATA DE DEGOTEIG
És l’estructura metàl·lica que suporta la carcassa i que conté els tres ancoratges per tancar hermèticament el reactor amb la tapa. Conté 4 suports pels flascons de reactius, per altre banda a la part inferior disposa d’una safata de degoteig la qual compleix la finalitat de recollir qualsevol tipus de sobreeiximent del reactor.
Figura 3.12. Suport de la carcassa/safata degoteig
3.4. TAPA DEL REACTOR
La tapa del reactor va encaixada als ancoratges del suport de la carcassa a partir de tres cargols de rosca interior, permetent fixar per complert la tapa amb el conjunt carcassa i suport, quedant completament hermèticament tancat el reactor. La tapa disposa de 8 ports per la instal·lació de les sondes, el difusor de gasos, detector d’escuma, port d’inoculació, port de mostreig, port de sortida del refrigerant de gasos i a més a més disposa de tres vies d’entrada on van connectats els tubs provinents dels diferents flascons de reactius (àcids, base, antiespumant...).
Figura 3.13. Tapa del reactor
DIFUSOR DE GASOS
És un dels accessoris que va acoblat a la tapa del reactor i que té la finalitat d'injectar gas a l'interior del caldo de cultiu. En el nostre cas injectarà aire provinent de la xarxa local d'aire a pressió i s'utilitzarà també per la injecció de nitrogen pel calibratge de la sonda de pO2.
Figura 3.14. Vistes sortides de gas del difusor
MOSTREJADOR
La seva finalitat és la de poder extreure mostres en qualsevol moment de la fermentació. Disposa de 3 parts, una part metàl·lica cilíndrica (buida per l’interior) que va introduïda dins del reactor, on en l’extrem superior si connecta una segona part que és un tub de plàstic amb una te, que per una banda conté un dispositiu per poder roscar la xeringa de mostreig (vermella) i que per l'altre hi té connectat un filtre de partícules de 40μm i un altre tub on poder connectar la xeringa de purgat (blanca).
Figura 3.15. Xeringa de purgat (blanca) i xeringa de mostreig (vermella).
Figura 3.16. Mostrejador instal·lat
DETECTOR D'ESCUMA
Té la funció de controlar la formació d’escuma. Consta d’uns cables (vermell i negre) que condueixen una petita carrega elèctrica que estan connectats a la tapa i al detector d’escuma i per altre banda al panell de comandament, de tal manera que quan l’escuma tanca el circuit tocant la tapa, aquesta senyal és rebuda pel panell de comandament, activant la bomba peristàltica del flascó que conté antiespumant fins la desaparició de l’escuma.
Figura 3.17. Detector d'escuma
SONDA DE PH
Es troba situada en un dels ports de la tapa del reactor. La seva finalitat és la de mesurar el pH del caldo de cultiu i enviar les dades al panell de comandament, de manera que aquest segons el set point marcat per l’usuari accioni la bomba peristàltica d’àcid o base per mantenir el pH de la solució.
Figura 3.18. Part inferior i superior de la sonda de pH
SONDA D'OXIGEN DISSOLT
Es troba situada en un dels ports de la tapa del reactor, la seva finalitat és la de mesurar el pO2 (en tant per cent de saturació d’oxigen dissolt) del caldo de cultiu i enviar les dades al panell de comandament, de manera que si sigues necessari es pogués augmentar o disminuir el cabal d’aire (manualment).
Figura 3.19. Part inferior i superior de la sonda d'oxigen dissolt
