Výzkumný tým z CEITEC VUT v Brně vyvinul biohybridní mikroroboty určené pro použití při kvašení piva. Mikrozařízení, označované jako bioboti, kombinují živé pivovarské kvasinky a magnetické nanočástice. Během fermentace se bioboti samovolně pohybují v kapalině, aktivně promíchávají obsah kbelíku či tanku a tím podle autorů zrychlují a zefektivňují celý proces výroby piva. Po dokončení fermentace je možné mikroroboty pomocí vnějšího magnetického pole z kapaliny separovat a znovu využít.
Jak bioboti fungují
Bioboty nejsou samostatné stroje v klasickém slova smyslu, ale biohybridní kapsle, které těží z fyzikálních jevů vznikajících při kvašení. Pivovarské kvasinky v kapslích při svém metabolismu produkují oxid uhličitý. Tímto vznikajícím plynem se v kapalném médiu tvoří bubliny, které kapsle pohybují směrem vzhůru; následný pokles a opětovné stoupání vytváří řízené vertikální pohyby, jež způsobují promíchávání celého objemu.
„Oproti běžným statickým částicím se mikroroboti aktivně pohybují v celém objemu kapaliny, takže dokážou pokrýt větší prostor a celý proces zefektivnit. Zároveň tak umožňují snadnější automatizaci výroby,“
Citace pochází od Martina Pumery z CEITEC VUT, člena týmu pracujícího na technologii. Tým zároveň upozorňuje, že přítomnost magnetických částic umožňuje po skončení fermentace kapsle řídit magnetickým polem a z kapaliny je bezpečně odstranit bez nutnosti dodatečné filtrace.
Praktické přínosy a možnosti nasazení
Podle zveřejněných informací může nasazení biobotů v pivovarnictví nabídnout několik konkrétních výhod:
- aktivní míchání v celém objemu nádoby bez mechanických míchadel,
- urychlení fermentace díky rovnoměrnějšímu rozptylu kvasinek a substrátů,
- snadné oddělení po dokončení procesu pomocí magnetického pole,
- opakované použití v několika výrobních cyklech.
Skupina Martína Pumery dlouhodobě zkoumá využití mikrorobotů a pokročilých materiálů v potravinářství a dalších odvětvích. V minulosti tým vyvinul například flexibilní senzor pro chytrá obaly, který dokáže indikovat zkažené rybí maso. Autoři studie rovněž diskutují možnosti spolupráce s velkým evropským pivovarem, kde by se technologie mohla testovat ve výrobním provozu.
Širší aplikační kontext
V prezentovaných materiálech vědci poukazují, že mikroroboty mohou najít uplatnění i mimo pivovarnictví. Uváděné oblasti zahrnují medicínu — doručování léčiv a průchod malými strukturami v organismu s cíleným uvolněním — a ekologii, kde by mikrozařízení mohla pomáhat rozkládat odolné látky. Součástí zmíněného výzkumu jsou i ambicióznější plány: v rámci projektu Conrex mají být podobné mikroroboty testovány i ve vesmírných podmínkách, kde by pomáhaly odstraňovat nečistoty z technických zařízení.
| Vlastnost | Efekt v pivovarnictví |
|---|---|
| Biohybridní složení (kvasinky) | Aktivní zdroj pohybu při kvašení |
| Magnetické nanočástice | Možnost řízeného sběru a opětovného použití |
| Velikost řádově zrnka pylu | Minimální fyzický zásah do produktu |
Výsledky výzkumu byly publikovány v časopise ACS Nano a o projektu informovaly i tuzemské mediální portály. Zároveň autoři avizují, že technologie zatím prochází experimentální fází a bude potřeba další testování v reálných provozech, aby se potvrdily ekonomické a bezpečnostní přínosy při průmyslovém nasazení.
Vývoj biobotů ukazuje na rostoucí propojení pokročilé materiálové vědy, mikro- a nanotechnologií a tradičních průmyslových odvětví. Pokud se ověří předpoklady týmu z CEITEC VUT v pilotních provozech, může jít o příklad inovace, která sníží energetické a provozní náklady při kvašení a zároveň nabídne nové cesty automatizace a kontroly kvality v potravinářské výrobě.
