Instalação e adequação do sistema computacional para monitoramento e supervisão de biorreatores

• Processo: 17/13962-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Roberto de Campos Giordano
• Beneficiário: João Vitor Donadoni Diagonel
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/10636-8 - Da fábrica celular à biorrefinaria integrada Biodiesel-Bioetanol: uma abordagem sistêmica aplicada a problemas complexos em micro e macroescalas, AP.BIOEN.TEM
• Assunto(s): Sistema de aquisição de dados Reatores biológicos Sistemas de computação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aquisição de dados | circuito lógico programável | LabVIEW | Controle e automação de processos

Resumo

A obtenção de dados experimentais adequados para estudos de Metabolômica ou Fluxômica, típicos da Biologia de Sistemas, requer o uso de biorreatores de alta performance, equipados com sistema de aquisição de dados e controle em tempo real do biorreator, e operados de forma contínua, em regime permanente e estado estacionário. Esta proposta de iniciação científica foca no desenvolvimento e implementação do software SuperSys_Chem, um novo sistema de supervisão para cultivos contínuos (quimiostatos). A construção do SuperSys_Chem será realizada em LabView, tendo como base o SuperSys_HCDC, um software robusto, confiável e largamente utilizado no monitoramento de cultivos em batelada e batelada alimentada de diversos organismos. Caberá ao aluno realizar as modificações necessárias para adaptar o SuperSys_HCDC para o monitoramento de cultivos contínuos. A programação já implementada para as funções básicas será integralmente aproveitada. Porém, como os cultivos contínuos serão conduzidos em concentrações muito menores de biomassa, será necessário ajustar parâmetros de controladores PID (para o controle do oxigênio dissolvido, por exemplo) e redimensionar os valores de vazões em outros módulos de funcionalidades mais avançadas (como o enriquecimento de ar com oxigênio). Novas funções para manipular as vazões volumétricas de alimentação e retirada de meio e monitoramento do estado estacionário serão incorporadas. Além das adequações no software, o aluno ficará responsável pela instalação e integração dos componentes físicos do sistema de aquisição e monitoramento no Laboratório de Fábricas Celulares (LaFaC), incluindo o CLP (neste caso, será o "Compact Field Point", da National Instruments), os analisadores de oxigênio e gás carbônico na corrente de gás de saída dos biorreatores e os fluxômetros mássicos. Um protocolo de comunicação será implementado para acessar o sinal dos sensores embarcados no módulo dos mini-biorreatores, a ser instalado no LaFaC. A comunicação entre os sensores, equipamentos periféricos e o sistema de aquisição e controle instalado em microcomputador também será implementada pelo aluno. Finalmente, em parceria com alunos de Mestrado e Doutorado, será realizado cultivo contínuo para avaliar o desempenho SuperSys_Chem. Todos os equipamentos mencionados acima foram solicitados no projeto temático e tiveram sua aquisição aprovada, estando em processo de compra no momento e a participação de um bolsista de IC com a formação adequada é fundamental para que o sistema esteja operacional o mais rápido possível. (AU)