ПРОЕКТ 2026 ГОДА
Разработка автоматизированного комплекса прецизионного культивирования личинок мух Hermetia illucens для биотехнологического производства антимикробных пептидов и биологически активных веществ
Гладышева Марина Сергеевна
Руководитель
аспирант, ассистент факультета экотехнологий
Исполнители
Борисов Борис Антонович
Кузнецов Захар Олегович
Белоус Фёдор Васильевич
Курпяева Мария Олеговна
Тютьков Никита
Молодкина Нелли Ринатовна
Научный консультант
кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией факультета экотехнологий
ОПИСАНИЕ
Проект направлен на создание опытного образца автоматизированного комплекса прецизионного культивирования личинок Hermetia illucens для управляемого производства антимикробных пептидов и других биологически активных веществ – перспективной альтернативы традиционным антибиотикам.
Основой комплекса является закрытый барабанный биореактор с загрузкой субстрата не менее 20 л и выходом 3–6 кг биомассы за цикл 7–14 суток. Комплекс оснащен системой датчиков температуры, влажности и газового состава, что обеспечивает непрерывный мониторинг и позволяет корректировать параметры микроклимата в реальном времени. Ключевая особенность — ML-модель, обученная на данных IoT-датчиков и компьютерного зрения: в рабочем режиме она автономно идентифицирует стадии развития популяции и определяет оптимальный момент сбора биомассы.
Проект реализует задачи федеральных программ «Экономика замкнутого цикла» и «Технологическое обеспечение биоэкономики».
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Комплекс построен на основе закрытого барабанного биореактора из нержавеющей стали AISI 321 и работает в периодическом режиме культивирования. В процессе выращивания непрерывно контролируются температура субстрата и воздуха, влажность, концентрация CO₂, NH₃ и CH₄, а также масса биомассы. Блок управления на базе микроконтроллера адаптивно регулирует интенсивность вентиляции и частоту вращения барабана.
Программная часть включает ML-модель идентификации стадий развития популяции по сенсорным данным и модуль прогнозирования нутриентного профиля биомассы в зависимости от состава входного субстрата. Все параметры процесса отображаются в реальном времени через веб-панель и мобильное приложение.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Тип биореактора | Закрытый барабанный |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь AISI 321 |
| Габаритные размеры установки | В×Д×Ш: 1800×1400×1000 мм |
| Объём барабана | 42 л |
| Температура субстрата | 15–30 °C |
| Влажность субстрата | 40–80% |
| Контролируемые газы | CO₂, NH₃, CH₄ |
Комплекс ориентирован на предприятия, заинтересованные в биоконверсии органических и пищевых отходов в ценные вторичные ресурсы в рамках концепции циркулярной экономики. Второе ключевое направление — получение высокоценных биологически активных веществ: антимикробных пептидов, хитина и меланина, что представляет интерес для фармацевтических производств и агропромышленного сектора, где получаемое биосырье используется в качестве кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птицы. В рамках университета установка служит исследовательской платформой для проведения НИР в области прецизионного управления биологическими системами, а также лабораторной базой для подготовки специалистов на стыке экобиотехнологий и информационных технологий.
Главным преимуществом комплекса является использование закрытого барабанного биореактора, который в отличие от распространённых лотковых систем обеспечивает полный контроль микроклимата, гомогенность субстрата и прецизионное управление газовым составом среды. Модуль прогнозирования нутриентного профиля позволяет целенаправленно управлять биохимическим составом биомассы через подбор входного субстрата, переходя от эмпирического выращивания к управляемому биосинтезу. В совокупности это обеспечивает снижение доли ручного труда на 70%, повышение выживаемости популяции на 30% и увеличение общей биоконверсии до 25% по сравнению с традиционными методами культивирования.
