Fermenteur en acier inoxydableLe principe s'articule principalement autour de l'agitation mécanique, de l'alimentation en oxygène par ventilation et du contrôle de l'environnement, trois noyaux principaux, qui agissent en synergie par des moyens physiques et chimiques pour fournir aux micro - organismes un environnement de croissance et de métabolisme approprié, permettant ainsi une synthèse efficace du produit cible. Voici les principes et points spécifiques:
I. agitation mécanique et principe de mélange gaz - liquide
Action de la palette d'agitation:
À l'intérieur du fermenteur est équipé d'un système d'agitation mécanique de type top - in qui disperse l'air en minuscules bulles par la rotation de la palette d'agitation, ce qui permet une distribution uniforme dans le ferment. La conception de la pale d'agitation (par exemple, roue droite plate, roue oblique) peut produire différentes caractéristiques du champ d'écoulement, par exemple, la roue droite plate convient aux systèmes à viscosité élevée, tandis que la roue oblique améliore l'effet de mélange Axial.
Pulvérisation de bulles et transfert d'oxygène:
La rotation de la pale d'agitation crée une force centrifuge qui permet aux bulles de former un flux de mélange intense autour de la roue. Les bulles sont broyées en plus petites tailles, ce qui augmente considérablement la zone de contact gaz - liquide, augmentant ainsi la vitesse de dissolution de l'oxygène et l'efficacité du transfert de masse. Par exemple, dans la fermentation de la bière, la levure a besoin de suffisamment d'oxygène pour l'action respiratoire, et la palette d'agitation assure le niveau d'oxygène dissous pour répondre à la demande en écrasant les bulles.
Formation du flux circulant:
Le fermenteur élévateur d'air éjecte des bulles d'air à grande vitesse à travers une buse d'air, en utilisant la différence de densité du liquide du côté aéré par rapport au côté non aéré pour former une circulation. Ce mode de circulation interne permet un mélange adéquat de liquide et de gaz sans agitation mécanique et convient aux cultures microbiennes sensibles aux forces de cisaillement.
II. Alimentation en oxygène par ventilation et principe de contrôle aseptique
Approvisionnement en air stérile:
La fermentation en bon air (par exemple, la production d'antibiotiques) nécessite un passage continu dans une grande quantité d'air stérile. L'air pénètre dans le fermenteur par un système de ventilation en profondeur, le débit est affiché par un débitmètre à rotor en verre et la pression est surveillée par un manomètre. Le système est équipé d'un filtre antibactérien à haute efficacité (précision de filtration 0,01 μm) dans un boîtier en acier inoxydable, ce qui garantit que l'air est stérile et empêche la contamination par des bactéries parasites.
Optimisation de l'efficacité du transfert d'oxygène:
Le contrôle synergique du volume de ventilation et de la vitesse d'agitation est essentiel. Par exemple, en ajustant la ventilation (1,5 vvm max) et la vitesse de rotation de l'agitation (50 - 600 tr / min), le coefficient de transfert d'oxygène (KLA) peut être optimisé pour maintenir le taux d'oxygène dissous (do) dans la plage cible (par exemple 0 - 100% ou 0 - 200%). Une partie du fermenteur est également équipée d'un régulateur de Débit massique permettant une régulation automatique du débit d'air.
Contrôle de pression et sécurité:
La pression à l'intérieur du réservoir est formée conjointement par le gaz entrant et le gaz résultant de la fermentation. La pression du réservoir est contrôlée en ajustant l'ouverture de la soupape d'échappement et le manomètre à aiguille de configuration de l'évent supérieur affiche la valeur de la pression. Le transmetteur de pression d'importation et la vanne de réglage automatique sont disponibles en option pour un contrôle précis de la pression du réservoir (par exemple 0,05 MPa), garantissant la sécurité du processus de fermentation.
Iii. Principe de contrôle environnemental et de régulation métabolique microbienne
Contrôle de la température:
Le fermenteur est équipé d'un échangeur de chaleur à double enveloppe ou à serpentin qui régule la température du ferment par passage dans de l'eau froide ou chaude. Le capteur de température surveille la température en temps réel et renvoie le signal au système de contrôle. Lorsque la température s'écarte de la valeur de consigne (par exemple 40 - 45 ° C pour la fermentation des bactéries lactiques), le système ajuste automatiquement le débit du milieu d'échange de chaleur afin que la température reste dans la plage de consigne.
Ajustement du pH:
L'activité métabolique microbienne peut provoquer des changements dans le pH du ferment. Le fermenteur est équipé d'un capteur de pH et d'un dispositif d'addition acide - base qui surveille et régule le pH en temps réel. Par exemple, différentes étapes de la fermentation antibiotique nécessitent des valeurs de pH différentes, lorsque le pH s'écarte de la plage de consigne, le système de contrôle active automatiquement la pompe acide - base, ajoute la bonne quantité d'acide ou de base pour ramener le pH à la valeur de consigne.
Contrôle de l'oxygène dissous (do):
Les niveaux d'oxygène dissous affectent directement le métabolisme microbien. Le fermenteur détecte la valeur de l'oxygène dissous en ligne via une électrode do et est contrôlé en liaison avec la vitesse de rotation, la ventilation. Par exemple, lorsque la valeur do est inférieure à un seuil défini, le système augmente automatiquement la vitesse d'agitation ou la ventilation, assurant l'alimentation en oxygène dissous.
Contrôle des suppléments:
Des suppléments de nutriments sont nécessaires pendant la fermentation pour maintenir la croissance microbienne. Le fermenteur est équipé d'une pompe péristaltique multiplex permettant un débit proportionnel au temps plus un remplissage. Les suppléments peuvent être affichés et enregistrés cumulativement, assurant un approvisionnement précis en nutriments.
Quatre,Fermenteur en acier inoxydablePrincipe de scène d'application typique
Fermentation aérobie:
Comme les antibiotiques, la production d'acides aminés, l'oxygène doit être fourni par agitation mécanique et ventilation pour répondre aux besoins en oxygène des micro - organismes. Les fermenteurs élévateurs à air utilisent la circulation des bulles pour un transfert d'oxygène efficace, adapté à la production de masse.
Fermentation anaérobie:
Comme l'alcool, la production de solvants, la structure du fermenteur est relativement simple, aucun système de ventilation complexe n'est nécessaire. L'environnement anaérobie est assuré en empêchant l'entrée d'oxygène grâce à une conception hermétique.
Fermentation aérobie à haute température:
Par exemple, le traitement des matières fécales du bétail et de la volaille, en utilisant la technologie biobactérienne à haute température, favorise la décomposition de la matière organique par l'agitation mécanique et l'apport d'oxygène par ventilation. Le fermenteur est équipé d'un équipement de désodorisation et traite les émissions de gaz d'échappement conformes aux normes.