Tanque de fermentação de aço inoxidávelO princípio é desenvolvido principalmente em torno de agitação mecânica, ventilação de oxigênio e controle ambiental, através de sinergias físicas e químicas para fornecer um ambiente metabólico e de crescimento adequado para os micróbios, de modo a alcançar a síntese eficiente do produto alvo. Aqui estão os princípios e pontos específicos:
Principio de mistura mecânica e gás líquido
Função do remo:
O tanque de fermentação é equipado com um sistema de agitação mecânica de topo, que dispersa o ar em pequenas bolhas através da rotação da paleta de agitação, para que ele seja distribuído uniformemente no líquido de fermentação. O design da paleta de mistura (por exemplo, a roda reta, a roda inclinada) pode produzir diferentes características de campo de fluxo, por exemplo, a roda reta é adequada para sistemas de alta viscosidade, enquanto a roda inclinada pode melhorar o efeito de mistura axial.
Esmatamento de bolhas e transmissão de oxigênio:
A rotação da pala de agitação produz força centrífuga que faz com que as bolhas formen um fluxo misturado intenso em torno da roda. As bolhas são esmagadas em tamanhos menores, aumentando significativamente a área de contato de gás e líquido, aumentando assim a velocidade de dissolução do oxigênio e a eficiência da transmissão de massa. Por exemplo, na fermentação da cerveja, a levedura precisa de oxigênio suficiente para respirar, e a palha de agitação garante que os níveis de oxigênio dissolvido atendam às necessidades, esmagando bolhas.
Formação de fluxo circular:
Os tanques de fermentação elevados a gás pulverizam bolhas de alta velocidade através do boço de ar, usando a diferença de densidade do líquido no lado de ventilação e no lado não ventilado para formar a circulação. Este método de circulação interna permite uma mistura adequada de líquido e gás sem agitação mecânica e é adequado para a cultura de micróbios sensíveis à força de corte.
Princípio de ventilação de oxigênio e controle estéril
Abastecimento de ar estéril:
A fermentação de bons gases (como a produção de antibióticos) requer uma grande quantidade de ar estéril. O ar entra no tanque de fermentação através do sistema de ventilação profunda, o fluxo é exibido pelo medidor de fluxo de rotor de vidro e a pressão é monitorada pelo medidor de pressão. O sistema é equipado com um filtro de desinfecção de alta eficiência com carcaça de aço inoxidável (precisão de filtragem de 0,01 μm) para garantir que o ar seja estéril e evite a poluição por géritos.
Otimização da eficiência da transmissão de oxigênio:
O controle sinérgico do volume de ventilação e da velocidade de agitação é fundamental. Por exemplo, ajustando o volume de ventilação (máximo de 1,5 VVM) e a velocidade de agitação (50-600 rpm), o coeficiente de transferência de oxigênio (KLa) pode ser otimizado para manter os níveis de oxigênio dissolvido (DO) na faixa objetivo (por exemplo, 0-100% ou 0-200%). Alguns tanques de fermentação também estão equipados com controladores de fluxo de massa para a regulação automática do fluxo de ar.
Controle de pressão e segurança:
A pressão dentro do tanque é formada conjuntamente pelo gás de entrada e pelo gás gerador da fermentação. Ao ajustar a abertura da válvula de escape para controlar a pressão do tanque, a abertura de escape superior é configurada com um pressômetro ponteiro para mostrar os valores de pressão. O transmissor de pressão de importação e a válvula de regulamento automático podem ser equipados opcionalmente para obter um controle preciso da pressão do tanque (por exemplo, 0,05 MPa) para garantir a segurança do processo de fermentação.
Controle ambiental e regulação do metabolismo microbiano
Controle de temperatura:
Os tanques de fermentação estão equipados com uma caixa ou um dispositivo de troca de calor para ajustar a temperatura do líquido de fermentação através da entrada de água fria ou quente. Os sensores de temperatura monitoram a temperatura em tempo real e enviam o sinal ao sistema de controle. Quando a temperatura se desvia dos valores definidos (por exemplo, 40-45 ° C para a fermentação de bactérias lácticas), o sistema ajusta automaticamente o fluxo do meio de troca de calor para manter a temperatura dentro da faixa definida.
Ajustamento do pH:
A atividade metabólica microbiana pode levar a alterações no pH do líquido fermentado. Os tanques de fermentação são equipados com sensores de pH e dispositivos de adição de ácidos e álcalis para monitorar e ajustar o pH em tempo real. Por exemplo, diferentes estágios da fermentação antibiótica exigem diferentes valores de pH, e quando o pH desvia da faixa de configuração, o sistema de controle inicia automaticamente a bomba ácido-álcali e adiciona a quantidade adequada de ácido ou álcali para restaurar o pH ao valor definido.
Controle do oxigênio dissolvido (DO):
Os níveis de oxigênio dissolvido afetam diretamente o metabolismo microbiano. O tanque de fermentação detecta o oxigênio dissolvido online através do eletrodo DO e é controlado em conjunto com a velocidade de rotação e o volume de ventilação. Por exemplo, quando o valor DO está abaixo do limiar definido, o sistema aumenta automaticamente a velocidade de agitação ou o volume de ventilação para garantir o fornecimento de oxigênio dissolvido.
Suplementos de controle:
Durante a fermentação, nutrientes adicionais são necessários para manter o crescimento dos micróbios. Os tanques de fermentação são equipados com bombas periféricas múltiplas para alcançar a proporção de tempo de fluxo e suplemento. As quantidades de suplementos podem ser visualizadas e registradas acumulativamente para garantir um fornecimento preciso de nutrientes.
Quatro.Tanque de fermentação de aço inoxidávelPrincípios típicos de aplicação
Fermentação aeróbica:
Por exemplo, a produção de antibióticos e aminoácidos requer oxigênio através de agitação mecânica e ventilação para satisfazer a necessidade de oxigênio dos micróbios. Os tanques de fermentação elevados a gás utilizam a circulação de bolhas para obter uma transferência eficiente de oxigênio e são adequados para produção em massa.
Fermentação anaeróbica:
Como a produção de álcool e solventes, a estrutura do tanque de fermentação é relativamente simples e não requer sistemas de ventilação complexos. Protege a entrada de oxigênio através de um design de vedação para garantir um ambiente anaeróbico.
Fermentação a alta temperatura:
Como o tratamento de fezes de gado e aves, a tecnologia de biotecnologia de alta temperatura é usada para promover a decomposição de matérias orgânicas através de agitação mecânica e fornecimento de oxigênio de ventilação. Os tanques de fermentação são equipados com equipamentos de desodorização para tratar as emissões de escape.