Fermentador de acero inoxidableEl principio gira principalmente en torno a los tres núcleos de agitación mecánica, ventilación y suministro de oxígeno, y control ambiental. a través de la coordinación de medios físicos y químicos, proporciona un entorno de crecimiento y metabolismo adecuado para los microorganismos, logrando así una síntesis eficiente de los productos objetivo. Los siguientes son los principios específicos y la exposición puntual:
I. principio de mezcla mecánica y gas - líquido
Acción del remo de agitación:
El fermentador está equipado con un sistema de agitación mecánica de entrada superior, que dispersa el aire en pequeñas burbujas de aire a través de la rotación de la remo de agitación, para que se distribuya uniformemente en el caldo de fermentación. El diseño de la turbina mezcladora (como la turbina recta y la turbina inclinada) puede producir diferentes características de campo de flujo, como la turbina recta es adecuada para sistemas de alta viscosidad, mientras que la turbina inclinada puede mejorar el efecto de mezcla axial.
Trituración de burbujas y transmisión de oxígeno:
La rotación de la hélice produce una fuerza centrífuga que hace que las burbujas formen un fuerte flujo mixto alrededor del impulsor. Las burbujas se trituran en tamaños más pequeños, aumentando significativamente el área de contacto Gas - líquido, mejorando así la velocidad de disolución y la eficiencia de transferencia de masa del oxígeno. Por ejemplo, en la fermentación de la cerveza, la levadura necesita suficiente oxígeno para respirar, y el remo agitador garantiza que el nivel de oxígeno disuelto satisface la demanda triturando burbujas de aire.
Formación de flujo circular:
El fermentador de aire comprimido expulsa burbujas de aire de alta velocidad a través de la boquilla de aire, utilizando la diferencia de densidad de líquido entre el lado de ventilación y el lado sin gas para formar una circulación. Este método de circulación interna puede lograr una mezcla completa de líquido y gas sin agitación mecánica, y es adecuado para el cultivo de microorganismos sensibles a la fuerza de Corte.
2. principios de ventilación, suministro de oxígeno y control estéril
Suministro de aire estéril:
La fermentación aeróbica (como la producción de antibióticos) requiere una gran cantidad de aire estéril continuamente. El aire entra en el fermentador a través del sistema de ventilación profunda, muestra el flujo a través del medidor de flujo del rotor de vidrio y monitorea la presión por el manómetro. El sistema está equipado con un filtro de esterilización de alta eficiencia (precisión de filtración de 0,01 micras) con una carcasa de acero inoxidable para garantizar que el aire sea estéril y evitar la contaminación por bacterias diversas.
Optimización de la eficiencia de transmisión de oxígeno:
El control coordinado de la cantidad de ventilación y la velocidad de mezcla es la clave. Por ejemplo, al ajustar el volumen de ventilación (máximo 1,5vvm) y la velocidad de agitación (50 - 600rpm), se puede optimizar el coeficiente de transferencia de oxígeno (kla) para mantener el nivel de oxígeno disuelto (do) en el rango objetivo (por ejemplo, 0 - 100% o 0 - 200%). Algunos fermentadores también están equipados con controladores de flujo de masa para realizar el ajuste automático del flujo de aire.
Control de presión y seguridad:
La presión en el tanque se forma por la entrada de gas y la fermentación para producir gas. Al ajustar la apertura de la válvula de escape para controlar la presión del tanque, la salida de escape superior está equipada con un manómetro tipo puntero para mostrar el valor de presión. Se puede equipar opcionalmente con un transmisor de presión de entrada y una válvula reguladora automática para lograr un control preciso de la presión del tanque (como 0,05mpa) y garantizar la seguridad del proceso de fermentación.
III. principios del control ambiental y la regulación metabólica microbiana
Control de temperatura:
El fermentador está equipado con una chaqueta o un dispositivo de intercambio de calor de bobina para regular la temperatura del fermentador introduciendo agua fría o caliente. El sensor de temperatura monitorea la temperatura en tiempo real y retroalimenta la señal al sistema de control. Cuando la temperatura se desvía del valor establecido (como 40 - 45 grados Celsius por fermentación de bacterias lácticas), el sistema ajusta automáticamente el flujo del medio de intercambio de calor para que la temperatura se mantenga dentro del rango establecido.
Ajuste del ph:
La actividad metabólica microbiana puede causar cambios en el pH del caldo de fermentación. El fermentador está equipado con sensores de pH y dispositivos de adición de ácidos y álcalis para monitorear y ajustar el pH en tiempo real. Por ejemplo, las diferentes etapas de la fermentación de antibióticos requieren diferentes valores de ph, y cuando el pH se desvía del rango establecido, el sistema de control activa automáticamente la bomba de ácido y álcali, agregando una cantidad adecuada de ácido o álcali para restaurar el pH al valor establecido.
Control de oxígeno disuelto (do):
Los niveles de oxígeno disuelto afectan directamente el metabolismo microbiano. El fermentador detecta el valor de oxígeno disuelto en línea a través de electrodos do y lo controla conjuntamente con la velocidad de rotación y la ventilación. Por ejemplo, cuando el valor do está por debajo del umbral establecido, el sistema aumenta automáticamente la velocidad de agitación o la ventilación para garantizar el suministro de oxígeno disuelto.
Control de reposición:
Es necesario complementar los nutrientes durante el proceso de fermentación para mantener el crecimiento microbiano. El fermentador está equipado con una bomba peristáltica multicanal para lograr un flujo proporcional de tiempo y un suplemento. La cantidad de suplementos se puede mostrar y registrar acumulativamente para garantizar un suministro preciso de nutrientes.
4,Fermentador de acero inoxidablePrincipios de escenarios de aplicación típicos
Fermentación aeróbica:
Por ejemplo, la producción de antibióticos y aminoácidos requiere agitación mecánica y suministro de oxígeno ventilado para satisfacer las necesidades de oxígeno de los microorganismos. El fermentador de elevación de aire utiliza la circulación de burbujas para lograr una transmisión de oxígeno de alta eficiencia, que es adecuada para la producción a gran escala.
Fermentación anaeróbica:
Como la producción de alcohol y disolventes, la estructura del fermentador es relativamente simple y no requiere un sistema de ventilación complejo. Evitar la entrada de oxígeno a través de un diseño sellado garantiza un ambiente anaeróbico.
Fermentación aeróbica a alta temperatura:
Por ejemplo, el tratamiento de los excrementos de ganado y aves de corral, utilizando la tecnología de bacterias biológicas de alta temperatura, promueve la descomposición de la materia orgánica a través de la agitación mecánica y la ventilación y el suministro de oxígeno. El fermentador está equipado con equipos de desodorización para tratar las emisiones de gases residuales que cumplen con los estándares.