Sistema de fermentación

Tipos de sistemas de fermentación

El sistema de fermentación se utiliza para cultivar bacterias, levaduras, hongos u otros microorganismos en condiciones controladas. Se utilizan diferentes tipos de sistemas de fermentación para la fermentación a escala industrial, como la elaboración de alcohol, vinagre, antibióticos, productos alimenticios y más.

• Fermentadores de tanque agitado

  Este es el tipo más común de equipo de fermentación para fertilizantes orgánicos. La construcción se asemeja a una caldera con un agitador para mezclar los materiales. El agitador ayuda a distribuir uniformemente el calor en todo el tanque y propaga los nutrientes a los microorganismos. Este fermentador puede ser tanques de fermentación grandes de tamaño industrial, o puede ser tanques pequeños de tamaño de laboratorio para lotes de prueba. Debido a la agitación continua, pueden alcanzar altas densidades de crecimiento microbiano.

• Fermentadores de aireación

  Los fermentadores de flujo de aire utilizan corrientes de aire para mezclar el material dentro del tanque. Las burbujas de aire comprimido burbujean a través del fondo perforado del tanque. Las burbujas empujan la columna líquida hacia arriba y, al mismo tiempo, la empujan hacia abajo a través de la columna central. Los movimientos ascendentes y descendentes del líquido mantienen los materiales sólidos suspendidos y bien mezclados. Debido a la mezcla, los nutrientes circulan y los microorganismos tienen suficiente oxígeno para su crecimiento y reproducción.

• Fermentadores de columna de burbujas

  Al igual que los fermentadores de aireación, los fermentadores de columna de burbujas utilizan burbujas de aire para mezclar los materiales. Sin embargo, en estos fermentadores, las burbujas de aire no se restringen a una sola área y el líquido no circula de manera ascendente y descendente. Las burbujas de aire se mueven libremente dentro de la columna. Generalmente, la columna es un recipiente cilíndrico vertical. Las burbujas de aire agitan el líquido y los materiales sólidos se suspenden. Los fermentadores de columna de burbujas suelen ser más pequeños que los fermentadores de aireación.

• Fermentadores de lecho fijo

  Este sistema de fermentación tiene un lecho empaquetado que actúa como sustrato para el crecimiento del microorganismo. El lecho consta de pequeñas partículas sólidas. Los nutrientes y otros líquidos fluyen a través de los espacios entre las pequeñas partículas para que las células puedan crecer allí. Cuando haya crecido una cantidad suficiente de células, se cosecharán de las partículas sólidas.

• Fermentadores de lecho fluidizado

  Los fermentadores fluidizados funcionan de manera diferente en comparación con los fermentadores de lecho fijo. Las pequeñas partículas utilizadas en los fermentadores fluidizados son pequeñas y livianas. El flujo de aire o líquido los hace fluidizar y crear un lecho giratorio.

• Fermentadores de tornillo

  Este sistema de fermentación utiliza un transportador de tornillo para mezclar los materiales. Los materiales sólidos, incluidos los microorganismos y los nutrientes, se introducen en el transportador de tornillo. La rotación del tornillo empuja los sólidos hacia adelante a través de una cámara. Los microorganismos consumen los nutrientes a medida que los sólidos se mueven en la cámara.

Especificaciones y mantenimiento de los sistemas de fermentación

Especificaciones

• Capacidad del sistema:

  Esto denota el volumen que fermentará el fermentador. Por ejemplo: 100L, 200L, 3000L... El sistema de fermentación industrial suele ser superior a 1000 litros.

• Sistema de control:

  El sistema de control de un recipiente de fermentación suele tener funciones de control y alarma digital multiparámetro de temperatura, presión, volumen de CO2, valor de pH y pantalla de cristal líquido (LCD). El sistema de fermentación de control de temperatura puede oscilar entre -10C y 65C. Otros controles automáticos incluyen la automatización de control de limpieza en sitio (CIP) y el control de esterilización.

• Material:

  Los fermentadores suelen estar hechos de acero inoxidable (SUS), que no reacciona y es fácil de esterilizar, y puede evitar la contaminación del producto que se está fermentando. Por ejemplo, en la industria del vino, el sabor del vino es natural y cualquier influencia externa afectará el producto.

• Presión nominal:

  Esta es la capacidad de los fermentadores para soportar presiones internas (gas impulsado por la fermentación) y externas. Esto puede ser especialmente importante para los fermentadores industriales que experimentan procesos de fermentación presurizados.

Mantenimiento

• Limpieza de la máquina de fermentación:

  Los fermentadores siempre deben limpiarse, esterilizarse y secarse antes y después de su uso. Esto mejorará la longevidad de los recipientes de fermentación y el siguiente lote no se contaminará ni tendrá una calidad inferior.

• Mantenimiento preventivo:

  El mantenimiento preventivo típico puede ser calibrar los sensores o el sistema de control (si los hay) y verificar las juntas, válvulas y juntas. El funcionamiento de las líneas del sistema de calefacción/refrigeración y el recipiente de fermentación debe aspirarse y probarse a presión para observar cualquier fuga visible de las juntas y uniones. Todos los instrumentos también deben verificarse para ver si funcionan correctamente y están limpios y para garantizar que también se hayan adoptado prácticas de esterilización y saneamiento solidificadas.

  Cualquier almacenamiento a largo plazo para sistemas de fermentación debe incluir detalles precisos y exquisitos sobre el proceso de limpieza para que el sistema pueda utilizarse nuevamente y también probarse de vacío/presión nuevamente, pero lo que es más importante, la capacitación explicada a fondo también es notablemente esencial para que ciertos sistemas funcionen de la mejor manera con cualquier sistema de control computarizado. fermentador C1H12O63H2->2C2H5OH+2CO2

• Industrias comunes que utilizan sistemas de fermentación

  Algunas industrias comunes incluyen: vino, cerveza, kombucha (té), kéfir (lácteos), yogur, vinagre, pasta de soja, biodiesel, biofarmacéuticos y producción de productos químicos industriales. Cada una de estas industrias tiene sus propios requisitos específicos, controles y temperatura para su sistema de fermentación (se utilizarán microorganismos de bacterias, levaduras o mohos). Por ejemplo, los fermentadores de fitoplancton que generalmente incluyen reactores PPOE de 200L, suelen estar hechos de vidrio de borosilicato y destinados al cultivo de fitoplancton como chlorella sp., tetraselmis sp., etc.

Aplicaciones de los sistemas de fermentación

Los sistemas de fermentación son el corazón de diversas industrias, desde alimentos y bebidas hasta farmacéutica y más allá.

• Industria del alcohol: El núcleo de la elaboración de cerveza es el sistema de fermentación, donde la levadura transforma los azúcares en alcohol y dióxido de carbono. Además, las bodegas y destilerías utilizan sistemas de fermentación para la producción de vino y licores, respectivamente. También utilizan los sistemas de fermentación para convertir la materia orgánica en etanol y biocombustibles.
• Industria alimentaria: juega un papel clave en la producción de productos lácteos. Los fabricantes de queso utilizan sistemas de fermentación específicos para cada tipo de queso. Los productores de yogur confían en un control preciso de la temperatura y la sincronización para crear yogur a partir de la leche. Cada verdura tiene su propio sistema de fermentación. La col fermentada depende de los sistemas de fermentación para el crecimiento de las bacterias del ácido láctico, que causan el sabor agrio y conservan el producto. Los productos de soja fermentados como la salsa de soja y el miso se producen mediante procesos de fermentación controlados. Las proteínas unicelulares (SCP) se producen utilizando sistemas de fermentación que convierten los residuos orgánicos en biomasa rica en proteínas adecuada para la alimentación animal o los aditivos alimentarios.
• Industria farmacéutica: Los sistemas de fermentación producen antibióticos, como la penicilina y la estreptomicina. Estos sistemas proporcionan condiciones óptimas para bacterias y hongos específicos que producen naturalmente estos antibióticos. La industria farmacéutica confía en los sistemas de fermentación para compuestos orgánicos complejos y vitaminas. La B12, la riboflavina y otras vitaminas se obtienen mediante la fermentación microbiana. Producción de esteroides y hormonas Algunos esteroides y hormonas, como los corticosteroides y la insulina, se producen utilizando sistemas de fermentación que involucran microorganismos específicos.
• Industria biotecnológica: Los sistemas de fermentación son los actores clave en la ingeniería genética. La levadura o las bacterias modificadas genéticamente pueden producir ciertas proteínas humanas, hormonas y anticuerpos a través del proceso de fermentación.
• Industria cosmética: Los productos para el cuidado de la piel a menudo contienen ingredientes derivados de sistemas fermentados, como probióticos y extractos fermentados. Estos componentes pueden ofrecer beneficios potenciales para la salud y la belleza de la piel.
• Producción de biocombustibles: Los sistemas de fermentación en la producción de etanol implican la fermentación de azúcares derivados de cultivos como el maíz, la caña de azúcar y los materiales celulósicos en etanol. Este proceso transforma las materias primas agrícolas en biocombustibles renovables.
• Investigación y desarrollo: En investigación y desarrollo, los sistemas de fermentación crean ensayos de fermentación a pequeña escala y lotes experimentales. Esto permite a los investigadores estudiar los procesos de fermentación, optimizar las recetas y ampliar los experimentos exitosos para la producción comercial.

Cómo elegir sistemas de fermentación

Al elegir sistemas de fermentación para la venta, es fundamental optar por diversas capacidades para satisfacer las necesidades de los diferentes compradores. Asegúrese de que haya una buena selección de sistemas a pequeña escala, como unidades de 1L-50L diseñadas para cerveceros artesanales, fabricantes de kombucha o instituciones educativas. Además, considere los fermentadores de tamaño mediano populares con una capacidad de 100L-500L adecuados para cervecerías comerciales de tamaño pequeño a mediano e instalaciones de fermentación. Además, incluya sistemas de fermentación grandes con una capacidad de 1000L o más para atender a los compradores que operan a escala industrial.

Además de la capacidad del sistema, los tipos de sistemas de fermentación ofrecidos también deben satisfacer las diversas necesidades de los diferentes compradores. Considere incluir fermentadores por lotes que manejan lotes individuales de productos, fermentadores continuos que facilitan los procesos de fermentación ininterrumpidos para aplicaciones selectas y sistemas específicamente diseñados para elaborar cerveza, fermentar vino, hacer yogur, kombucha, etc.

Dado que la higiene es esencial para una fermentación exitosa, mencione los modelos con sistemas de limpieza efectivos, como las capacidades de CIP (limpieza en sitio), para garantizar una limpieza exhaustiva con el mínimo esfuerzo. Los elementos de diseño sanitario, como las superficies interiores lisas, las esquinas redondeadas y las soldaduras, también pueden facilitar la limpieza y reducir el riesgo de contaminación. Además de esto, es probable que los compradores prioricen los fermentadores de bajo consumo energético para reducir los costos operativos y minimizar el impacto ambiental. Como tal, sería útil elegir modelos con sistemas de recuperación de calor o aislamiento para optimizar el uso de energía durante la fermentación.

Mostrar una variedad de materiales del sistema de fermentación utilizados en diferentes industrias para adaptarse a las preferencias de los diferentes compradores. Considere ofrecer fermentadores hechos de acero inoxidable, ya que este material es conocido por su durabilidad y resistencia a la corrosión. Los fermentadores de vidrio también se pueden incluir en la selección, ya que son ideales para aplicaciones de fermentación de kombucha o bebidas a pequeña escala. Otra consideración es el rango de temperatura y las capacidades de control del sistema de fermentación sugerido. Asegúrese de mostrar modelos que puedan manejar procesos de fermentación a baja temperatura, como el utilizado en la producción de cervezas lager, así como aquellos adecuados para la fermentación a alta temperatura que se requiere para la elaboración de cervezas ale.

Dado que los clientes que terminarán comprando los sistemas de fermentación de reventa estarán preocupados por la facilidad con la que podrán instalar y utilizar el sistema de fermentación, considere elegir fermentadores con instrucciones claras y detalladas proporcionadas durante el proceso de pedido o incluso elegir aquellos sistemas que ofrecen videos instructivos. Además, recuerde abastecerse de sistemas de fermentación que vengan preensamblados y listos para usar para ahorrar tiempo y esfuerzo al cliente. Alternativamente, también considere ofrecer sistemas de fermentación personalizables que permitan al cliente seleccionar características, configuraciones o accesorios adicionales específicos que puedan mejorar su experiencia de fermentación preferida.

Debido a que una gran mayoría de compradores están muy preocupados por la seguridad de sus productos y la seguridad del proceso de fermentación, sería útil incluir sistemas que hayan sido diseñados para cumplir con los estándares y regulaciones de la industria. Estas cualidades tienen más probabilidades de mejorar tanto la calidad como la seguridad del producto. Además, preste atención a características como la presencia de válvulas de alivio de presión, bloqueos de seguridad y diseños a prueba de explosiones, y elija aquellos que cumplan con los estándares específicos de la industria.

Preguntas frecuentes sobre el sistema de fermentación

P: ¿Para qué se utiliza un sistema de fermentación moderno?

R: Los sistemas de fermentación modernos se utilizan ampliamente para la producción a escala industrial de alimentos fermentados, bebidas, antibióticos, probióticos, enzimas y otros productos valiosos.

P: ¿Cuáles son las últimas tendencias en los sistemas de fermentación?

R: Las últimas tendencias en los sistemas de fermentación incluyen la mejora de la automatización, las aplicaciones biotecnológicas, los fermentadores a pequeña escala, los sistemas integrados, las prácticas sostenibles y la monitorización y control en línea.

P: ¿Cuáles son los diferentes tipos de sistemas de fermentación?

R: El sistema de fermentación se puede clasificar en diferentes tipos según el modo de mezcla, el estilo de aireación, la forma de control de temperatura o la regulación de presión. Por ejemplo, fermentadores de automezcla, fermentadores de agitación externa, etc.

P: ¿Cuáles son algunos componentes clave de un sistema de fermentación?

R: Algunos componentes clave de un sistema de fermentación suelen incluir un fermentador/biorreactor, bombas de alimentación, un sistema de control de temperatura, un sistema de control de pH, un sistema de suministro de oxígeno, un sistema de control de presión, un agitador/mezclador, un sistema de separación y extracción de células, etc.

P: ¿Se pueden utilizar los sistemas de fermentación para aplicaciones no alimentarias?

R: Sí, los sistemas de fermentación no se limitan al procesamiento de alimentos. Juegan un papel fundamental en diversas industrias no alimentarias. Por ejemplo, en el sector farmacéutico, los sistemas de fermentación se utilizan para la producción masiva de antibióticos, hormonas y vitaminas. Además, el sector agrícola emplea sistemas de fermentación para la fabricación de biofertilizantes y pesticidas.