Ako skúsený dodávateľ tankových fermenter som bol svedkom z prvej ruky, ktorá je kľúčovou úlohou, ktorá dobre navrhla fermenter tanky v rôznych odvetviach, od varenia po farmaceutiká. Navrhovanie nádrže na fermenter je zložitý proces, ktorý si vyžaduje hlboké pochopenie procesu kvasenia, inžinierskych princípov a konkrétnych potrieb koncového používateľa. V tomto blogu sa podelím o niektoré kľúčové úvahy a kroky spojené s navrhovaním tanku Fermenter.
Pochopenie procesu fermentácie
Predtým, ako sa pustí do návrhu fermenter nádrže, je nevyhnutné mať komplexné pochopenie procesu fermentácie. Rôzne procesy fermentácie majú jedinečné požiadavky, pokiaľ ide o teplotu, tlak, miešanie a prívod živín. Napríklad pri varení piva dochádza k kvasinkom fermentácie pri špecifických teplotách a na výrobu vysoko kvalitného piva vyžaduje správne prevzdušňovanie a miešanie. Na druhej strane, pri výrobe antibiotík fermentáciou sú nevyhnutné prísne aseptické podmienky a presná kontrola živín.
Typ mikroorganizmu používaného pri fermentácii tiež ovplyvňuje dizajn nádrže. Niektoré mikroorganizmy sú aeróbne a vyžadujú zásobovanie kyslíkom, zatiaľ čo iné sú anaeróbne a musia sa udržiavať v prostredí bez kyslíka - bezplatne. Okrem toho rýchlosť rastu a metabolické charakteristiky mikroorganizmu ovplyvňujú faktory, ako je objem nádrže, rýchlosť miešania a rýchlosť pridávania živín.
Stanovenie kapacity nádrže
Jedným z prvých rozhodnutí v konštrukcii nádrže fermenter je určenie vhodnej kapacity nádrže. Závisí to od niekoľkých faktorov, vrátane požiadaviek na objem výroby, dostupného priestoru v zariadení a efektívnosti prevádzky nákladov. V prípade malých remeselných pivovarov alebo výskumných laboratórií môžu stačiť menšie fermenter tanky s kapacitou od niekoľkých litrov po niekoľko stoviek litrov. Tieto menšie nádrže sú flexibilnejšie a ľahšie spravovateľné, čo umožňuje experimentovanie a malú dávku.
Pre rozsiahlu priemyselnú výrobu, napríklad vo vínnom alebo biopalovom priemysle, sa môžu vyžadovať fermentorové nádrže s kapacitou niekoľkých tisíc litrov alebo viac. Pri určovaní kapacity nádrže je dôležité zvážiť aj budúce plány expanzie. Systém nádrže na fermenter navrhnutý fermenter by mal byť schopný prispôsobiť rast objemu výroby bez významného opätovného inžinierstva.
Výber materiálu nádrže
Výber materiálu nádrže je kritický, pretože ovplyvňuje trvanlivosť, čistotu a kompatibilitu s procesom fermentácie. Nerezová oceľ je najbežnejšie používaným materiálom pre fermenter nádrže kvôli početným výhodám. Je odolná voči korózii, ľahko sa čistí a sterilizuje a má hladký povrch, ktorý zabraňuje rastu mikroorganizmov. Nádrže z nehrdzavejúcej ocele môžu byť na vonkajšom povrchu leštené alebo pieskované a ponúkajú rôzne estetické a funkčné možnosti. Viac informácií nájdeteNerezová fermentačná nádrž leštená alebo piesková externá povrchová tri svorka.
Ostatné materiály, ako napríklad sklo alebo plast, sa môžu použiť pre fermentory s malými alebo laboratórnymi fermentormi. Sklo je priehľadné a umožňuje ľahké pozorovanie procesu fermentácie, ale je krehké a má obmedzenú kapacitu. Plast je ľahký a lacný, ale nemusí byť vhodný pre procesy vysokej teploty alebo vysokého tlaku fermentácie.
Navrhovanie konštrukcie nádrže
Štruktúra fermenter nádrže by mala byť navrhnutá tak, aby spĺňala špecifické požiadavky procesu fermentácie. To zahŕňa úvahy, ako je napríklad tvar, výška - k - priemeru a prítomnosť vnútorných komponentov.
Forma
Najbežnejšie tvary pre fermentorové nádrže sú valcové a kužeľ. Valcové nádrže sa dajú ľahko vyrábať a sú vhodné pre väčšinu fermentačných procesov. Poskytujú veľkú plochu na prenos tepla a miešanie. Na druhej strane sa v pivovarníckom priemysle často používajú kužeľové nádrže, pretože umožňujú ľahké oddelenie kvasiniek a sedimentov na spodnej časti nádrže.
Výška - pomer priemeru
Pomer výšky - k - priemeru nádrže ovplyvňuje účinnosť miešania a rýchlosť prenosu kyslíka. Vyššia nádrž s menším priemerom vo všeobecnosti poskytuje lepšie miešanie a prenos kyslíka, ale môže si tiež vyžadovať viac energie na miešanie. Kratšia nádrž s väčším priemerom môže byť vhodnejšia pre procesy, ktoré nevyžadujú miešanie vysokej intenzity.
Interné komponenty
Vnútorné komponenty, ako sú agitátory, usmerňovače a rušiviny, sú nevyhnutné pre správne fermentáciu. Miešadlá sa používajú na zmiešanie fermentačného vývaru a zabezpečujú rovnomernú distribúciu živín, kyslíka a mikroorganizmov. Vo vnútri nádrže sú inštalované usmernenie, aby sa zabránilo tvorbe víru a zlepšili účinnosť miešania. Spargery sa používajú na zavedenie plynov, ako je vzduch alebo kyslík, do fermentačného vývaru.
Regulácia teploty a tlaku
Udržiavanie správnej teploty a tlaku je rozhodujúce pre úspech procesu fermentácie. Rôzne mikroorganizmy majú optimálne rastové teploty a rozsahy tlaku a odchýlky od týchto podmienok môžu viesť k zníženiu produktivity alebo dokonca k zlyhaniu fermentácie.
Regulácia teploty
Kontrola teploty je možné dosiahnuť rôznymi metódami, vrátane nádrže na plášť, vnútorné cievky alebo externých výmenníkov tepla. Trénové nádrže majú vonkajšiu vrstvu, ktorá umožňuje cirkuláciu vykurovacieho alebo chladiaceho média, ako je voda alebo para. Vnútorné cievky sa môžu použiť na priame zahrievanie alebo ochladenie fermentačného vývaru. Externé výmenníky tepla sa často používajú vo väčších systémoch na prenos tepla medzi fermentačným vývarom a samostatnou tekutinou.
Riadenie tlaku
Riadenie tlaku je dôležité, najmä v procesoch, ktoré zahŕňajú výrobu plynov alebo vyžadujú špecifické tlakové prostredie. Na monitorovanie a reguláciu tlaku vo vnútri nádrže sa inštalujú ventily tlakových reliéfov, aby sa zabránilo nadmernému tlaku, zatiaľ čo tlakové senzory sa používajú na monitorovanie a reguláciu tlaku vo vnútri nádrže.
Dizajn prevratnosti a prevzdušňovania
Správne miešanie a prevzdušnenie sú nevyhnutné na poskytovanie potrebných živín a kyslíka mikroorganizmom počas fermentácie.
Agitácia
Návrh miešania závisí od veľkosti, tvaru nádrže a viskozity fermentačného vývaru. Medzi bežné typy miešania patria agitátory vrtule, miešanie turbíny a pádlové miešanie. Vrtuátory sú vhodné pre tekutiny s nízkou viskozitou a poskytujú vysoké miešanie rýchlosti. Turbína miešania sú účinnejšie pre médiá - až vysokú viskozitu a môžu poskytovať lepšie šmykové sily. Padlové miešanie sa používajú na jemné miešanie a často sa používajú v aplikáciách, kde sú mikroorganizmy citlivé na strih.
Prevzdušnenie
Pre procesy aeróbneho fermentácie sa vyžaduje prevzdušnenie. Návrh prevzdušňovacieho systému obsahuje výber typu riedky a rýchlosť prívodu vzduchu. Medzi bežné typy riedidov patrí pórovité rušiviny, rušiviny prsteňov a spargery dýzy. Rýchlosť prívodu vzduchu by sa mala starostlivo kontrolovať, aby sa zabezpečilo dostatočné zásobovanie kyslíkom bez toho, aby spôsobili nadmerné penenie alebo poškodenie mikroorganizmov.
Sterilizácia a čistenie
Udržiavanie sterilného prostredia je rozhodujúce pre fermentačné procesy, najmä v odvetviach, ako sú farmaceutiká a biotechnológia. Fermenterova nádrž by mala byť navrhnutá tak, aby bola ľahko sterilizovaná a vyčistená.
Sterilizácia
Metódy sterilizácie zahŕňajú sterilizáciu pary, chemická sterilizácia a sterilizácia žiarenia. Sterilizácia pary je najbežnejšie používanou metódou pre fermenter tanky, pretože je účinná pri usmrcovaní mikroorganizmov a je relatívne ľahké implementovať. Nádrž by mala byť navrhnutá tak, aby odolala vysokým teplotám a tlakom spojeným so sterilizáciou pary.
Čistenie
Tank by mal mať hladký vnútorný povrch a mal by byť navrhnutý s ľahkým - na prístup k portom a otvorom na čistenie. Systémy CIP (Clean - In - Place) môžu byť nainštalované na automatizáciu procesu čistenia, zníženie nákladov na pracovnú silu a zabezpečenie konzistentného výsledkov čistenia.
Monitorovacie a riadiace systémy
Moderné nádrže Fermenter sú vybavené pokročilými monitorovacími a riadiacimi systémami, aby sa zabezpečilo optimálne podmienky fermentácie. Tieto systémy môžu monitorovať parametre, ako je teplota, tlak, pH, rozpustený kyslík a koncentrácie živín v reálnom čase.
Senzory sa používajú na meranie týchto parametrov a údaje sa prenášajú do riadiaceho systému. Riadiaci systém potom môže upraviť prevádzkové podmienky, ako je teplota, rýchlosť miešania a rýchlosť pridávania živín, aby sa udržala požadované podmienky fermentácie.
Záver
Navrhovanie nádrže na fermenter je viacnásobný proces, ktorý si vyžaduje dôkladné zváženie rôznych faktorov, od požiadaviek na fermentačný proces až po inžinierske a prevádzkové aspekty. Ako dodávateľ fermenter Tank máme odborné znalosti a skúsenosti na navrhovanie a výrobu nádrží z fermentora, ktoré zodpovedajú konkrétnym potrebám našich zákazníkov.
Ak ste na trhu pre fermenter Tank, či už ide o malý rozmer remeselnícky pivovar, veľké priemyselné výrobné zariadenie alebo výskumné laboratórium, pozývame vás, aby ste nás kontaktovali kvôli podrobnej diskusii. Môžeme vám pomôcť navrhnúť nádrž, ktorá je optimalizovaná pre váš fermentačný proces, čím sa zabezpečí kvalitná výroba a efektívnosť nákladov. Môžete tiež preskúmať náš sortiment produktov, napríklad ako napríkladPriemyselná 500 l - 10000 l fermenter pivo pivo Víno Pivovarnícky nádoba SKLADOVÁ SKLADAa dozvedieť sa viac oOdhalené fermentácia piva.
Odkazy
- Baily, Je, & Ollis, DF (1986). Základy biochemického inžinierstva. McGraw - Hill.
- Doran, PM (1995). Princípy bioprocesového inžinierstva. Akademická tlač.
- Stanbury, PF, Whitaker, A., & Hall, SJ (2017). Princípy fermentačnej technológie. Elsevier.
