Komputerowy system sterowania hodowlą biomasy mikroalg haematococcus pluvialis do produkcji astaksantyny

• Autorzy: Daniel Borowiak , Piotr Pietruszka , Michał Grzebyk , Magdalena Luboińska , Klaudia Marcinkowska , Przemysław Seruga , Monika Kucharczyk , Małgorzata Krzywonos , Marta Wilk

Warianty tytułu

The Computer Control Biomass Cultivation System of Microalga Haematococcus Pluvialis for The Production of Astaxanthin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Astaksantyna jest jednym z karotenoidów coraz chętniej wykorzystywanych w przemyśle farmaceutycznym, nutraceutycznym i spożywczym. Warunkiem uzyskania odpowiednio wysokiej wydajności hodowli mikroalg Haematococcus pluvialis jest zapewnienie wszystkim komórkom właściwej ilości pożywienia, dostępu światła, optymalnej temperatury i wartości pH podłoża hodowlanego. Celem pracy było zaprojektowanie i wykonanie komputerowego systemu kontrolowania warunków hodowli mikroalg Haematococcus pluvialis, działającego zdalnie, z wykorzystaniem sieci Internet i pozwalającego na sterowanie pracą wielu fotobioreaktorów, ulokowanych w różnych miejscach, za pomocą jednego komputera. Weryfikację poprawności działania zaproponowanego systemu pomiarowo-sterującego przeprowadzono, wykonując hodowle mikroalg Haematococcus pluvialis, w trakcie których osiągnięto wyniki porównywalne z danymi prezentowanymi przez innych autorów(abstrakt oryginalny)

EN

Astaxanthin is a carotenoid used in the pharmaceutical, nutraceutical, and food industry. In order to obtain a high biomass yield of the microalgae, it is necessary to provide the proper amount of feed, light source, the optimum temperature and pH of the medium. The aim of the work was to design and implement a computerized system to control remotely the culture of microalgae Haematococcus pluvialis. The system was based on the Internet and allowed to control multiple photobioreactors, at different locations, using a single computer. For the verification of the proposed system the cultures of Haematococcus pluvialis were carried out. Results obtained (biomass growth) were similar to the data presented by other authors(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Systemy komputerowe; Przemysł farmaceutyczny; Internet

EN

Computer systems; Pharmaceutical industry; Internet

• Czasopismo: Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu
• Rocznik: 2016
• Numer: nr 461 Wybrane zagadnienia z bioekonomii
• Strony: 30--40

Twórcy

autor

Daniel Borowiak

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Piotr Pietruszka

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Michał Grzebyk

• AlgaeLabs Sp. z o.o.

autor

Magdalena Luboińska

• AlgaeLabs Sp. z o.o.

autor

Klaudia Marcinkowska

• AlgaeLabs Sp. z o.o

autor

Przemysław Seruga

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Monika Kucharczyk

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Małgorzata Krzywonos

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Marta Wilk

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

Bibliografia

• AlgaeLabs, 2016, http://www.newconnect.pl/index.php?page=get_ebi_file&id=70856 (31.10.2016 r.).
• AlgaeTec, 2016, http://algaetec.com.au/index.php/technology/the-algae-tec-technology (31.10.2016 r.).
• Ambati R.R., Phang S.M., Ravi S., Aswathanarayana R.G., 2014, Astaxanthin: sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications-a review, Marine Drugs, vol. 12, s. 128-152.
• Carvalho A.P., Silva S.O., Baptista J.M., Malcata F.X., 2011, Light requirements in microalgal photobioreactors: an overview of biophotonic aspects, Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 89(5), s. 1275-1288.
• Chen P., Min M., Chen Y., Wang L., Li Y., Chen Q. i in., 2009, Review of the biological and engineering aspects of algae to fuels approach, International Journal of Agricultural and Biological Engineering, vol. 2(4), s. 1-30.
• Complete Container Technology, 2016, http://container-tech.com/algae-farming.html (31.10.2016 r.).
• Dos Santos A.C., Lombardi A.T., 2017, Growth, photosynthesis and biochemical composition of Haematococcus pluvialis at various pH, Journal of Algal Biomass Utilization, vol. 8(1), s. 1-15.
• Galvão R., Santana T., Fontes C., Sales E., 2013, Modeling of biomass production of Haematococcus pluvialis, Applied Mathematics, vol. 4, no. 8A, s. 50-56.
• Glemser M., Heining M., Schmidt J., Becker A., Garbe D., Buchholz R., Brück T., 2016, Application of light-emitting diodes (LEDs) in cultivation of phototrophic microalgae: current state and perspectives, Applied Microbiology & Biotechnology, vol. 100(3), s. 1077-1088.
• Griffiths M.J., Dicks R.G., Richardson Ch., Harrison S.T.L., 2011, Advantages and Challenges of Microalgae as a Source of Oil for Biodiesel, [w:] Biodiesel - Feedstocks and Processing Technologies, M. Stoytcheva (ed.), InTech.
• Göksan T., Ak1 İ., Kılıç C., 2011, Growth characteristics of the alga Haematococcus pluvialis flotow as affected by nitrogen source, vitamin, light and aeration, Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, vol. 11, s. 377-383.
• Infant Santhose B., Elumalai S., Rajesh Kanna G., 2014, Airlift photobioreactor cultivation of a new strain of haematococcus pluvialis collected from high altitude regions of Himalayas, International Journal of Science and Research, vol. 3(10), s. 2289-2292.
• Kaewpintong K., Shotipruk A., Powtongsook S., Pavasant P., 2007, Photoautotrophic high-density cultivation of vegetative cells of Haematococcus pluvialis in airlift bioreactor, Bioresource Technology, 98, s. 288-295.
• Klochkova T.A., Kwak M.S., Han J.W., Motomura T., Nagasato C., Kim G.H., 2013, Cold-tolerant strain of Haematococcus pluvialis (Haematococcaceae, Chlorophyta) from Blomstrandhalvøya (Svalbard), Algae, vol. 28(2), s. 185-192.
• Moheimani N.R., Borowitzka M.A., 2006, The long-term culture of the coccolithophore Pleurochrysis carterae (Haptophyta) in outdoor raceway ponds, Journal of Applied Phycology, vol. 18, s. 703-712.
• Panis G., Carreon J.R., 2016), Commercial astaxanthin production derived by green alga Haematococcus pluvialis: A microalgae process model and a techno-economic assessment all through production line, Algal Research vol. 18, s. 175-190.
• Paul Scherrer Institut, 2016, https://www.psi.ch/cpe/konti-c (31.10.2016 r.).
• Rao H., 2014, Statistical review and control system design for photo bioreactor based production of algae biofuels in India, International Scientific Journal on Science Engineering & Technology, vo1. 17, no. 5, s. 431-437.
• Salonen K., Kiviharju K., Eerikäinen T., 2007, Bioreactor Measurement and Simulation Environment, 10th International IFAC Symposium on Computer Applications in Biotechnology, Cancun, Mexico, June 4-6, s. 279-284.
• Sarada R., Ranga Rao A., Sandesh B.K., Dayananda C., Anila N., Chauhan V.S., Ravishankar G.A., 2012, Influence of different culture conditions on yield of biomass and value added products in microalgae, Dynamic Biochemistry, Process Biotechnology and Molecular Biology, vol. 6(2), s. 77-85.
• SFAR, 2016, Instrukcja użytkownika MOD-ETH Moduł rozszerzający - brama Modbus TCP, Wersja 1.0, http://modbus.sfar.pl/modeth.php (31.10.2016 r.).
• Shah M.M.R., Liang Y., Cheng J.J., Daroch M., 2016, Astaxanthin-producing green microalga Haematococcus pluvialis: from single cell to high value commercial products, Front. Plant Sci. 7:531.
• Skjånes K., Andersen U., Heidorn T., Borgvang S.A., 2016, Design and construction of a photobioreactor for hydrogen production, including status in the field, Journal of Applied Phycology, vol. 28, s. 2205-2223.
• Sipaúba-Tavares L.H., Millan R.N., Berchielli-Morais F.A., 2013, Effects of some parameters in upscale culture of Haematococcus pluvialis flotow, Brazilian Journal of Biology, vol. 73(3), s. 585-591.
• Stachowiak B., Czarnecki Z., 2006, Drożdże Phaffia rhodozyma jako potencjalne źródło naturalnej astaksantyny, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2(47), s. 17-28.
• Suh I.S., Lee S.B., 2003, A light distribution model for an internally radiating photobioreactor, Biotechnology and Bioengineering, vol. 82(2), s. 180-189.
• Suresh N., 2014, Implementation of wireless data logger to monitor energy in industries, International Journal of Applied Engineering Research, vol. 9(24), s. 30187-30197.
• Tamburic B., Guruprasad S., Radford D. T., Szabó M., Lilley R. M., Larkum A.W.D., Franklin J.B., Kramer D.M., Blackburn S.I., Raven J.A., Schliep M., Ralph P.J., 2014, The effect of diel temperature and light cycles on the growth of nannochloropsis oculata in a photobioreactor matrix, PloS One 9(1).
• Vega-Estrada J., Montes-Horcasitas M.C., Domínguez-Bocanegra A.R., Cañizares-Villanueva R.O., 2005, Haematococcus pluvialis cultivation in split-cylinder internal-loop airlift photobioreactor under aeration conditions avoiding cell damage, Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 68, s. 31-35.
• Yang L., Yang S.H., 2007, Multirate control in internet-based control systems, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. Part C, Applications and Reviews, 37(2), s. 185-192.
• Yang S., Tan L., Liu G., 2004, Architecture design for internet-based control systems, International Journal of Automation and Computing, vol. 1, s. 1-9.

Identyfikatory

DOI

10.15611/pn.2016.461.03