Sistema de fermentação

Tipos de sistemas de fermentação

O sistema de fermentação é usado para cultivar bactérias, leveduras, fungos ou outros microrganismos em condições controladas. Diferentes tipos de sistemas de fermentação são usados para fermentação em escala industrial, como para a produção de álcool, vinagre, antibióticos, produtos alimentícios e muito mais.

• Fermentadores de tanque agitado

  Este é o tipo mais comum de equipamento de fermentação de fertilizantes orgânicos. A construção se assemelha a uma chaleira com um agitador para misturar os materiais. O agitador ajuda a distribuir uniformemente o calor por todo o tanque e espalha os nutrientes para os microrganismos. Este fermentador pode ser tanques de fermentação de grande porte, de tamanho industrial, ou pode ser tanques de tamanho laboratorial para lotes de teste. Devido à agitação contínua, eles podem atingir altas densidades de crescimento microbiano.

• Fermentadores de ar

  Fermentadores de fluxo de ar usam correntes de ar para misturar o material dentro do tanque. Bolhas de ar comprimido borbulham através do fundo perfurado do tanque. As bolhas empurram a coluna líquida para cima e, ao mesmo tempo, a empurram para baixo através da coluna central. Os movimentos para cima e para baixo do líquido mantêm os materiais sólidos suspensos e bem misturados. Devido à mistura, os nutrientes circulam e os microrganismos têm oxigênio suficiente para seu crescimento e reprodução.

• Fermentadores de coluna de bolhas

  Assim como os fermentadores de ar, os fermentadores de coluna de bolhas usam bolhas de ar para misturar os materiais. No entanto, nesses fermentadores, as bolhas de ar não são restringidas a uma área e o líquido não circula de forma ascendente e descendente. As bolhas de ar movem-se livremente dentro da coluna. Geralmente, a coluna é um recipiente cilíndrico vertical. As bolhas de ar agitam o líquido e os materiais sólidos ficam suspensos. Os fermentadores de coluna de bolhas são geralmente menores que os fermentadores de ar.

• Fermentadores de leito fixo

  Este sistema de fermentação possui um leito fixo que atua como substrato para o crescimento do microrganismo. O leito consiste em pequenas partículas sólidas. Os nutrientes e outros líquidos fluem pelos espaços entre as pequenas partículas, para que as células possam crescer ali. Quando um número suficiente de células tiver crescido, elas serão colhidas das partículas sólidas.

• Fermentadores de leito fluidizado

  Os fermentadores fluidizados operam de forma diferente em comparação com os fermentadores de leito fixo. As pequenas partículas usadas em fermentadores fluidizados são pequenas e leves. O fluxo de ar ou líquido faz com que elas se fluidizem e criem um leito giratório.

• Fermentadores de parafuso

  Este sistema de fermentação usa um transportador de parafuso para misturar os materiais. Os materiais sólidos, incluindo os microrganismos e nutrientes, são alimentados no transportador de parafuso. A rotação do parafuso empurra os sólidos para frente através de uma câmara. Os microrganismos consomem os nutrientes à medida que os sólidos se movem na câmara.

Especificações e manutenção de sistemas de fermentação

Especificações

• Capacidade do sistema:

  Isso denota o volume que o fermentador irá fermentar. Por exemplo: 100L, 200L, 3000L... O sistema de fermentação industrial normalmente é maior que 1000 litros.

• Sistema de controle:

  O sistema de controle de um vaso de fermentação geralmente possui funções de controle digital e alarme multiparamétrico de temperatura, pressão, volume de CO2, valor de pH e visor de cristal líquido (LCD). O sistema de fermentação de controle de temperatura pode variar de -10C a 65C. Outros controles automáticos incluem automação de controle de limpeza no local (CIP) e controle de esterilização.

• Material:

  Os fermentadores são frequentemente feitos de aço inoxidável (SUS) que é não reativo e fácil de esterilizar, e pode evitar a contaminação do produto que está sendo fermentado. Por exemplo, na indústria vinícola, o sabor do vinho é natural e qualquer influência externa afetará o produto.

• Classificação de pressão:

  Esta é a capacidade dos fermentadores de resistir a pressões internas (gás impulsionado pela fermentação) e externas. Isso pode ser especialmente importante para fermentadores industriais que experimentam processos de fermentação pressurizados.

Manutenção

• Limpeza da máquina de fermentação:

  Os fermentadores devem ser sempre limpos, esterilizados e secos antes e depois do uso. Isso aumentará a longevidade dos vasos de fermentação e o próximo lote não será contaminado ou terá qualidade inferior.

• Manutenção preventiva:

  A manutenção preventiva típica pode ser a calibração dos sensores ou do sistema de controle (se houver) e a verificação das vedações, válvulas e juntas. O funcionamento das linhas do sistema de aquecimento/resfriamento e do vaso de fermentação deve ser aspirado e testado sob pressão para observar quaisquer vazamentos visíveis nas juntas e uniões. Todos os instrumentos também devem ser verificados para verificar se estão funcionando adequadamente e limpos e para garantir que práticas de esterilização e sanitárias sólidas também foram adotadas.

  Qualquer armazenamento de longo prazo para sistemas de fermentação deve incluir detalhes precisos e requintados sobre o processo de limpeza, para que o sistema possa ser usado novamente e também testado sob vácuo/pressão novamente, mas mais importante ainda, o treinamento exaustivamente explicado também é notavelmente essencial para certos sistemas funcionarem no seu melhor com qualquer sistema de controle computadorizado fermentador C1H12O63H2->2C2H5OH+2CO2

• Indústrias comuns que usam sistemas de fermentação

  Algumas indústrias comuns incluem: vinho, cerveja, kombucha (chá), kefir (laticínios), iogurte, vinagre, pasta de soja, biodiesel, biofármacos e produção de produtos químicos industriais. Cada uma dessas indústrias possui seus próprios requisitos específicos, controles e temperatura para seu sistema de fermentação (microrganismos de bactérias, leveduras ou bolores serão utilizados). Por exemplo, fermentadores de fitoplâncton que geralmente incluem reatores PPOE de 200L, são normalmente feitos de vidro de borossilicato e destinados ao cultivo de fitoplâncton como chlorella sp., tetraselmis sp., etc.

Aplicações de sistemas de fermentação

Os sistemas de fermentação são o coração de várias indústrias, de alimentos e bebidas a farmacêuticas e muito mais.

• Indústria de álcool: O núcleo da fabricação de cerveja é o sistema de fermentação, onde a levedura transforma açúcares em álcool e dióxido de carbono. Além disso, adegas e destilarias utilizam sistemas de fermentação para a produção de vinho e aguardente, respectivamente. Eles também usam os sistemas de fermentação para converter matéria orgânica em etanol e biocombustíveis.
• Indústria alimentar: Desempenha um papel fundamental na produção de produtos lácteos. Os fabricantes de queijo usam sistemas de fermentação específicos para cada tipo de queijo. Os produtores de iogurte dependem do controle preciso da temperatura e do tempo para criar iogurte a partir do leite. Cada vegetal tem seu próprio sistema de fermentação. O chucrute depende de sistemas de fermentação para o crescimento de bactérias do ácido láctico, que causam o sabor azedo e preservam o produto. Produtos de soja fermentados como molho de soja e missô são produzidos por processos de fermentação controlados. Proteínas de célula única (PCUs) são produzidas usando sistemas de fermentação que convertem resíduos orgânicos em biomassa rica em proteínas, adequada para ração animal ou aditivos alimentares.
• Indústria farmacêutica: Os sistemas de fermentação produzem antibióticos, como penicilina e estreptomicina. Esses sistemas fornecem condições ideais para bactérias e fungos específicos que produzem naturalmente esses antibióticos. A indústria farmacêutica depende de sistemas de fermentação para compostos orgânicos complexos e vitaminas. B12, riboflavina e outras vitaminas são obtidas através da fermentação microbiana. Produção de esteróides e hormônios Alguns esteróides e hormônios, como corticosteróides e insulina, são produzidos usando sistemas de fermentação que envolvem microrganismos específicos.
• Indústria de biotecnologia: Os sistemas de fermentação são os principais agentes na engenharia genética. A engenharia genética de leveduras ou bactérias pode produzir certas proteínas humanas, hormônios e anticorpos através do processo de fermentação.
• Indústria cosmética: Produtos para a pele costumam conter ingredientes derivados de sistemas de fermentação, como probióticos e extratos fermentados. Esses componentes podem oferecer benefícios potenciais para a saúde e a beleza da pele.
• Produção de biocombustíveis: Os sistemas de fermentação na produção de etanol envolvem a fermentação de açúcares derivados de culturas como milho, cana-de-açúcar e materiais celulósicos em etanol. Esse processo transforma matérias-primas agrícolas em biocombustíveis renováveis.
• Pesquisa e desenvolvimento: Em pesquisa e desenvolvimento, os sistemas de fermentação criam ensaios de fermentação em pequena escala e lotes experimentais. Isso permite que os pesquisadores estudem processos de fermentação, otimizem receitas e ampliem experimentos bem-sucedidos para produção comercial.

Como escolher sistemas de fermentação

Ao escolher sistemas de fermentação para venda, é crucial optar por várias capacidades para atender às necessidades distintas dos compradores. Certifique-se de que há uma boa seleção de sistemas em pequena escala, como unidades de 1L-50L, projetadas para cervejeiros artesanais, fabricantes de kombucha ou instituições educacionais. Além disso, considere fermentadores de tamanho médio populares com capacidade de 100L-500L, adequados para cervejarias comerciais de pequeno a médio porte e instalações de fermentação. Além disso, inclua sistemas de fermentação de grande porte com capacidade de 1000L ou mais para atender aos compradores que operam em escala industrial.

Além da capacidade do sistema, os tipos de sistemas de fermentação oferecidos também devem atender às diversas necessidades de vários compradores. Considere incluir fermentadores em batelada que lidam com lotes individuais de produtos, fermentadores contínuos que facilitam processos de fermentação ininterruptos para aplicações selecionadas e sistemas projetados especificamente para fermentar cerveja, fermentar vinho, fazer iogurte ou kombucha, etc.

Como a higienização é essencial para uma fermentação bem-sucedida, mencione modelos com sistemas de limpeza eficazes, como recursos CIP (Clean-in-Place), para garantir uma limpeza completa com o mínimo de esforço. Elementos de design sanitário, como superfícies internas lisas, cantos arredondados e soldas, também podem facilitar a limpeza e reduzir o risco de contaminação. Além disso, os compradores provavelmente priorizarão fermentadores com eficiência energética para reduzir os custos operacionais e minimizar o impacto ambiental. Como tal, seria útil escolher modelos com sistemas de recuperação de calor ou isolamento para otimizar o uso de energia durante a fermentação.

Exiba uma variedade de materiais do sistema de fermentação usados em diferentes indústrias para atender às preferências de vários compradores. Considere oferecer fermentadores feitos de aço inoxidável, pois esse material é conhecido por sua durabilidade e resistência à corrosão. Fermentadores de vidro também podem ser incluídos na seleção, pois são ideais para aplicações de fermentação de kombucha ou bebidas em pequena escala. Outra consideração é a faixa de temperatura e as capacidades de controle do sistema de fermentação sugeridas. Certifique-se de exibir modelos que podem lidar com processos de fermentação em baixa temperatura, como o usado na produção de cervejas lager, bem como aqueles adequados para fermentação em alta temperatura, necessária para a fabricação de cerveja ale.

Como os clientes que acabarão comprando os sistemas de fermentação de revenda estarão preocupados com a facilidade de instalação e uso do sistema de fermentação, considere escolher fermentadores com instruções claras e detalhadas fornecidas durante o processo de pedido ou até mesmo escolher aqueles sistemas que oferecem vídeos instrutivos. Além disso, lembre-se de estocar sistemas de fermentação que vêm pré-montados e prontos para uso para economizar tempo e esforço do cliente. Alternativamente, considere também oferecer sistemas de fermentação personalizáveis que permitem que o cliente selecione recursos, configurações ou acessórios adicionais específicos que podem aprimorar sua experiência de fermentação preferida.

Como a grande maioria dos compradores está muito preocupada com a segurança de seus produtos e com a segurança do processo de fermentação, seria útil incluir sistemas projetados para atender aos padrões e regulamentos do setor. Essas qualidades provavelmente aumentarão a qualidade e a segurança do produto. Além disso, preste atenção a recursos como a presença de válvulas de alívio de pressão, travas de segurança e projetos à prova de explosão e escolha aqueles que estão em conformidade com padrões específicos do setor.

Perguntas e respostas sobre o sistema de fermentação

P: Para que serve um sistema de fermentação moderno?

R: Os sistemas de fermentação modernos são amplamente utilizados para a produção em escala industrial de alimentos fermentados, bebidas, antibióticos, probióticos, enzimas e outros produtos valiosos.

P: Quais são as últimas tendências em sistemas de fermentação?

R: As últimas tendências em sistemas de fermentação incluem a melhoria da automação, aplicações de biotecnologia, fermentadores em pequena escala, sistemas integrados, práticas sustentáveis e monitoramento e controle online.

P: Quais são os diferentes tipos de sistemas de fermentação?

R: O sistema de fermentação pode ser classificado em diferentes tipos de acordo com o modo de mistura, estilo de aeração, forma de controle de temperatura ou regulação de pressão. Por exemplo, fermentadores de auto-mistura, fermentadores de agitação externa, etc.

P: Quais são alguns dos principais componentes de um sistema de fermentação?

R: Alguns componentes principais de um sistema de fermentação normalmente incluem um fermentador/biorreator, bombas de alimentação, um sistema de controle de temperatura, um sistema de controle de pH, um sistema de fornecimento de oxigênio, um sistema de controle de pressão, um agitador/misturador, um sistema de separação e extração de células, etc.

P: Os sistemas de fermentação podem ser usados para aplicações não alimentares?

R: Sim, os sistemas de fermentação não se limitam ao processamento de alimentos. Eles desempenham um papel fundamental em várias indústrias não alimentares. Por exemplo, no setor farmacêutico, os sistemas de fermentação são utilizados para a produção em massa de antibióticos, hormônios e vitaminas. Além disso, o setor agrícola emprega sistemas de fermentação para a fabricação de biofertilizantes e pesticidas.