Характеристики промышленного ферментера

Промышленный ферментер — это устройство, используемое для микробной ферментации в промышленности. Промышленный ферментер является наиболее важным и широко используемым оборудованием для ферментации. Это сердце ферментационной промышленности и мост, соединяющий сырье и продукцию. Полный объем обычно используемых в лабораториях бродильных резервуаров обычно составляет от 2 до 500 литров, от 500 до 5000 литров — это пилотные ферментеры, а полный объем ферментеров, используемых в реальных промышленных целях, обычно превышает 5000 литров. Промышленный ферментер выдерживает паровую стерилизацию, обладает определенной эксплуатационной гибкостью, минимизирует количество внутренних принадлежностей (избегает мертвых углов), имеет высокие характеристики передачи материала и энергии и может быть отрегулирован для облегчения очистки и уменьшения загрязнения. Они подходят для производства разнообразной продукции и снижают энергопотребление.

Промышленный ферментер Bailun 10KL

1. Характеристики брожения

Базовая конструкция промышленного ферментера обычно состоит из нескольких компонентов, включая корпус резервуара, систему нагрева, систему охлаждения, систему контроля давления, систему датчиков и управления, систему перемешивания, а также входное и выходное отверстия. Конкретная структура и конфигурация промышленного ферментера будут разработаны в соответствии со сценарием использования. Некоторые промышленные ферментеры также могут быть оснащены дополнительным оборудованием, таким как системы контроля растворенного кислорода, датчики pH и т. д., чтобы обеспечить лучший контроль и мониторинг.

Самая большая разница между промышленной ферментацией и другими химическими производствами заключается в том, что это химическая реакция, осуществляемая организмами. Его основные характеристики заключаются в следующем:

1. Процесс ферментации обычно представляет собой биохимическую реакцию, проводимую при нормальной температуре и давлении, которая безопасна и требует относительно простых условий.

2. Сырьем, используемым для ферментации, обычно являются крахмал, патока или другие сельскохозяйственные и побочные продукты, а реакцию можно проводить путем добавления небольшого количества органических и неорганических источников азота. Микроорганизмы могут избирательно использовать необходимые им питательные вещества за счет разных категорий. На основании этой характеристики сточные воды и отходы могут использоваться в качестве сырья для ферментации с целью преобразования и обновления биологических ресурсов.

3. Процесс ферментации завершается автоматической регулировкой организмов, реакция очень специфична, поэтому можно получить относительно единственный метаболит.

4. Благодаря реакционному механизму самого организма он может специфически и высокоселективно осуществлять реакции химического превращения, такие как окисление и восстановление некоторых сложных соединений, а также может производить относительно сложные полимерные соединения.

5. Предотвращение и контроль бактериального заражения в процессе ферментации имеют решающее значение. Помимо строгой дезинфекции оборудования и фильтрации воздуха, реакцию необходимо проводить в стерильных условиях. В случае заражения бактериями производство понесет огромные экономические потери. При заражении бактериофагами ферментация нанесет больший вред. Поэтому поддержание стерильных условий – залог успеха ферментации.

6. Штаммы микробов являются основополагающими факторами ферментации. Путем мутационного и штаммового скрининга можно получить высокопродуктивные превосходные штаммы и полностью использовать производственное оборудование, а также можно получить продукты, которые трудно производить обычными методами.

7. По сравнению с другими отраслями промышленности, промышленная ферментация требует меньших инвестиций, дает быстрые результаты и может принести значительную экономическую выгоду.

Основываясь на вышеперечисленных характеристиках, промышленная ферментация привлекает все больше внимания. По сравнению с традиционной технологией ферментации, современная технология ферментации имеет больше преимуществ, помимо вышеуказанных характеристик ферментации. Помимо использования микроорганизмов, также можно использовать животные и растительные клетки и ферменты, а также для реакций можно использовать искусственно созданные «сконструированные бактерии»; Реакционное оборудование представляет собой не просто обычные бродильные резервуары, а заменяется различными биореакторами с высокой степенью автоматизации и непрерывности, что улучшает и обновляет уровень ферментации на исходной основе.

Промышленный ферментер Bailun 60T-10T

2.Компоненты процесса ферментации:

(1)Установление компонентов культуральной среды, используемой для разведения семян и производства ферментации;

(2) Стерилизация культуральной среды, ферментационного резервуара и вспомогательного оборудования;

(3) Культивирование активных и подходящих чистых штаммов и инокуляция их в производственный контейнер;

(4)Микроорганизмы растут в ферментационном резервуаре в условиях, наиболее подходящих для роста продукта;

(5) добыча и переработка продукции;

(6)Обработка отходов, образующихся в ходе процесса.

Принципиальная схема процесса ферментации

К работе промышленного ферментера необходимо предварительно подготовиться технически, то есть проверить исправность электроснабжения, трубопроводов, воздушного компрессора и системы оборотной воды. Затем перед кормлением проводится дезинфекция воздуха, чтобы обеспечить стерильность системы. После того как промышленный ферментер осушен, добавьте питательную среду для фактической дезинфекции. После стерилизации промышленный ферментер охлаждается до подходящей температуры и в него вводятся необходимые бактерии для ферментации. В процессе ферментации отбор проб и тестирование проводятся в соответствии со стандартизированными асептическими операциями. После ферментации выгрузите материалы и очистите промышленный ферментер.

Промышленные ферментеры также склонны к загрязнению и образованию накипи, особенно когда питательная среда фактически удаляется из резервуара. Поэтому мы должны установить концепцию «прежде всего профилактика» и начать с оборудования, чтобы устранить различные скрытые опасности, которые могут привести к загрязнению промышленных ферментеров.

(1) Обеспечьте герметичность промышленных ферментеров.

Промышленные ферментеры являются основным оборудованием для промышленного ферментационного производства. Перед использованием промышленные ферментеры необходимо тщательно проверить, например, не вращается ли их система перемешивания аномально, плотно ли механическое уплотнение, ослаблены ли винты в резервуаре, не заблокированы ли трубы в резервуаре, есть ли промежуточный слой или катушка в баке протекает, и герметичен ли соединительный клапан корпуса бака.

В настоящее время в промышленных ферментерах широко используются механические уплотнения, которые заменяют предыдущую форму насадочного уплотнения вала мешалки. Однако, если точность установки недостаточна или выбранная система механического уплотнения не подходит, уплотнение вала все равно будет протекать и вызывать бактериальное загрязнение. Поэтому обратите внимание на выравнивание при установке вала мешалки.

(2) Снимите промывочный трубопровод смотрового стекла промышленного ферментера.

Чтобы облегчить наблюдение за процессом ферментации в промышленном ферментере, в промышленном ферментере обычно устанавливают паровую трубку для промывки смотрового стекла. Однако, если пар конденсируется в трубе, это не может полностью гарантировать стерильность конденсированной воды. Поэтому паровую трубку для промывки смотрового стекла следует снять, чтобы снизить риск бактериального загрязнения. Если из-за сильного тумана в резервуаре плохо видно, можно использовать лампу смотрового стекла большей яркости.

(3)Промышленный ферментер использует мембраны из ПВДФ.

Традиционная система очистки воздуха использует в качестве фильтрующих элементов активированный уголь, хлопок и ультратонкую стекловолоконную бумагу, которые обладают плохим фильтрующим эффектом и сложны в эксплуатации. В настоящее время отечественная технология мембранной фильтрации стала относительно зрелой. Например, складчатый микропористый мембранный фильтрующий элемент из поливинилиденфторида (ПВДФ) не только обладает высокой точностью фильтрации, но и имеет большую скорость потока.

При использовании промышленного ферментера техническим специалистам нужно только уделять внимание осушению и обезжириванию сжатого воздуха перед фильтром и стерилизовать фильтр в соответствии со спецификациями, чтобы гарантировать стерильность воздуха. Кроме того, поскольку мембрана из ПВДФ не чувствительна к влаге сжатого воздуха, а сама мембрана обладает сильной гидрофобностью, она может решить проблему невозможности использования хлопковых фильтров при слишком высокой влажности воздуха.

(4) Регулярно проверяйте систему мониторинга промышленного ферментера.

Тщательная стерилизация ферментационной среды заключается в использовании высокотемпературного перенасыщенного пара для коагуляции и уничтожения различных бактерий и грибковых белков. При стерилизации в фармацевтической промышленности существуют строгие требования к времени предварительного нагрева, открытию парового клапана, температуре стерилизации, давлению стерилизации и контролю пенообразования. Любая проблема в любом звене может легко привести к бактериальному заражению.

Обычно температура стерилизации в промышленности составляет 110 ℃, а давление стерилизации превышает 0,5 МПа. Точность температуры и давления стерилизации зависит от систем мониторинга, таких как различные датчики температуры и датчики давления. Поэтому очень важно регулярно проверять такие зонды и датчики. Кроме того, по мере увеличения объема промышленного ферментера температура резервуара, соответствующая тому же давлению в резервуаре, снижается. Поэтому при изменении корреляции между температурой и давлением в качестве стандарта следует использовать температуру.

(5) Мягкие уплотнения используются для клапанов промышленных ферментеров.

Клапаны промышленных ферментеров являются наиболее часто используемым вспомогательным оборудованием в ферментационном оборудовании, среди которых наиболее часто используемым является запорный клапан. Герметичность клапанов по отношению к среде можно разделить на четыре уровня, а именно: номинальный уровень, низкий уровень утечки, уровень пара и атомный уровень. Уплотнения номинального уровня и низкого уровня утечки подходят для клапанов с требованиями к свободному закрытию, например, клапанов, используемых для регулирования расхода.

Уплотнения уровня пара подходят для герметизации седел клапанов, стержней клапанов и соединений корпуса клапана паровой и большинства других промышленных клапанов. Уплотнения атомного уровня подходят для случаев с чрезвычайно высокими требованиями к уплотнению средней среды, например, для космических кораблей и атомного энергетического оборудования. Поскольку для стерилизации ферментационного оборудования в ферментационной промышленности используется высокотемпературный пар, для обеспечения герметичности клапанов со средой требуются уплотнения уровня пара.

В закрывающих деталях клапана с мягким уплотнением обычно используются мягкие прокладки, которые используют большую упруго-пластическую деформацию прокладки для образования более широкой зоны контакта кольцевого уплотнения, чтобы заполнить неровности на уплотнительной поверхности и устранить зазор для образования уплотнения. Точность обработки, как правило, невысокая. При наличии особых требований материал корпуса клапана может быть изготовлен из нержавеющей стали, а закрывающаяся часть с мягким уплотнением может быть заменена сменной прокладкой из политетрафторэтилена. Таким образом, герметизацию клапана можно обеспечить путем частой замены прокладки из политетрафторэтилена.

(6) Проверка верхнего уплотнения клапанов промышленного ферментера.

Если качество обработки стержня клапана и внутреннего отверстия корпуса клапана промышленного запорного клапана ферментера неудовлетворительное или соответствующий зазор между набивкой и стержнем клапана увеличивается из-за износа, вызванного длительным использованием, среда будет вытекать из стержня клапана. Это явление называется «протечь верхнего уплотнения» клапана. Однако в промышленном ферментационном производстве проверкой верхнего уплотнения клапана часто пренебрегают. Поэтому для клапанов, используемых для брожения, необходимо обращать внимание не только на негерметичность уплотнительного основания, но и на негерметичность верхнего уплотнения.

В промышленном ферментационном производстве из-за требований процесса ферментации некоторые клапаны не устанавливаются в зависимости от направления потока жидкости. Например, в некоторых промышленных ферментерах пробоотборный клапан представляет собой самодельный клапан, расположенный рядом с промышленным ферментером. Чтобы стерилизовать клапан перед отбором проб, клапан устанавливают в направлении, противоположном потоку ферментационной жидкости, так что в нижней части клапана для отбора проб можно установить небольшой дополнительный клапан, позволяющий пропускать пар. К верхней уплотнительной конструкции пробоотборного клапана предъявляются очень высокие требования к уплотнению, в противном случае ферментационная жидкость может проникнуть в верхнюю уплотнительную конструкцию пробоотборного клапана или даже вытечь из верхней уплотнительной конструкции, что приведет к загрязнению промышленного ферментера.

В настоящее время большинство отечественных запорных клапанов имеют многослойную конструкцию уплотнения, а к конструкции уплотнения также добавляется жесткое проставочное кольцо или на верхней части уплотнительного кольца предусмотрена тарельчатая пружина, тем самым улучшаются возможности уплотнения. сила для саморегулирования и улучшения характеристик уплотнения. Если верхнее уплотнение протекает, а конструкцию верхнего уплотнения бытового клапана трудно заменить, проблему утечки можно решить, изменив тип уплотнения.

Предотвращение бактериального загрязнения в промышленных ферментерах:

1. Выполните стерильную операцию в промышленном ферментере.
2. Семена не должны содержать чужеродных бактерий.
3. Воздушные фильтры должны содержаться в хорошем качестве.
4. Будьте осторожны, чтобы не было слишком много пены.
5. Обеспечьте стерильность воздушной системы.
6. Особое внимание следует уделять герметичности промышленных ферментеров, особенно некоторых мертвых углов.
7. Если вы хотите пересадить семена, необходимо также обеспечить стерильность трубопроводов и мертвых углов.
8. Убедитесь, что семена нормальные, без загрязнений и отклонений.
9. При промежуточном кормлении система кормления должна быть стерильной.

О Баилуне

Компания Bailun имеет богатый опыт в производстве различных биореакторов и сосудов под давлением. В его состав входит команда экспертов в области биологических реакций, технологии ферментации, машиностроения и автоматизации управления. Уровень научных исследований и процессов всегда находится на лидирующем отечественном и международном первоклассном уровне, обеспечивая вам комфортное, гарантированное и безопасное использование продукта.

Связаться с нами:

Добавить: 6848# Liuxiang Rd., Цзядин, Шанхай, Китай

Контактное лицо: Мэдди

Электронная почта: [email protected]

Телефон:+86-134-7276-8163 (WhatsApp)

Сайт: https://fermentorchina.com/.