Industrie fermenter

Arten von industriellen Fermentern

Ein industrieller Fermenter ist ein speziell entwickeltes Gefäß, das ein optimales Umfeld für Mikroben schafft, damit diese gedeihen und Fermentationsprozesse durchführen können. Es gibt verschiedene Arten von industriellen Fermentern, die jeweils speziell auf unterschiedliche Fermentationsprozesse zugeschnitten sind.

• Festtankfermenter

  Ein Festtankfermenter ist ein großes Gefäß, das in der Regel aus Edelstahl gefertigt wird und spezifische Temperaturen und pH-Werte ohne Rührmöglichkeiten bietet. Obwohl es kein Rühren gibt, um das Produkt zu verteilen, können viele Mikroben im stillen Wasser gedeihen, indem sie diese auf natürliche Weise aus der Umgebung herausfiltern, daher auch bekannt als Blasensäulenfermenter. Festtankfermenter sind einfacher und kostengünstiger zu bauen und zu betreiben; daher sind sie die häufigsten Bioreaktoren der Welt.

• Rührkesselfermenter

  Rührkesselfermenter sind mit Rührmöglichkeiten ausgestattet, die eine gleichmäßige Verteilung der Nährstoffe im Wasser sowie um die Mikroben herum gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt von Rührkesselfermentern ist die Disruption von Mikrozellen oder das Aufbrechen der Endprodukte, um deren Qualität zu verbessern und so die Gesamtfermentationsproduktivität zu erhöhen. In Bezug auf die Baukosten sind Rührkesselfermenter tendenziell etwas teurer, da fortschrittliche Rührmöglichkeiten integriert sind.

• Fleece-Fermenter

  Diese Konstruktion beinhaltet Fleece-Stoffe, die Mikroorganismen in sich einschließen, wodurch ein höherer Produktausstoß ermöglicht wird. Obwohl der Bau kompliziert und die Wartung sowie die Reinigung schwierig sind, rentiert sich die Investition aufgrund des Kapitals, das sie einbringt.

• Jet-Loop-Fermenter

  Jet-Loop-Fermenter verwenden eine Pumpe, um eine Strömung zu erzeugen, die das Wasser bewegt. Diese Strömung leistet hervorragende Arbeit beim Transportieren von Nährstoffen zu den Mikroben und gleichzeitig beim Entfernen von Abfallprodukten von diesen. Jet-Loop-Fermenter sind besonders gut für die Verarbeitung sowohl fester als auch flüssiger Stoffe geeignet und ermöglichen das Wachstum verschiedener Arten von Organismen. Darüber hinaus machen sie die beste Nutzung des Raums, indem sie eine große Menge an Stoff im Wasser wachsen lassen.

• Blasensäulenfermenter

  Blasensäulenfermenter bestehen aus zylindrischen Gefäßen, die in der Regel mit Nährstoffmedien gefüllt sind und für die Sauerstoffversorgung durch Blasen zuständig sind. Die Blasen werden durch Luftkompressoren und Pumpen erzeugt, die später an der Oberfläche explodieren und die Blasen aufbrechen. Säulenfermenter sind besser geeignet für die Arbeit mit aeroben Mikroorganismen.

Spezifikationen und Wartung

Die folgenden Spezifikationen sind unerlässlich, wenn Sie den industriellen Fermenter für verschiedene Fermentationsprozesse auf industrieller Ebene handhaben.

• Kapazität: Definitionen zum maximalen Volumen an verflüssigtem Lebensmittel, das von mindestens 1 Liter bis zu mehreren Tausend Litern Flüssigkeit pro Charge reicht. Typische Kapazitätswerte für industrielle Fermenter liegen bei 5.000 L, 10.000 L und 20.000 L.
• Bioreaktordesign: Angaben darüber, ob der Fermenter ein Rührkesselfermenter, ein membranloser Fermenter, ein Blasensäulenfermenter, ein Jet-Fermenter, ein Vortex-Fermenter, ein Sprühfermenter, ein Sprühfermenter oder ein anderes Bioreaktormodell ist. Der Rührkessel-Fermenterreaktor ist ein sehr beliebter industrieller Fermenter. Tatsächlich werden fast 80 % der großtechnischen Fermentationen in Rührkesselreaktoren durchgeführt.
• Materialien: Die Tank- und Rohrmaterialien sind unerlässlich, um Korrosion, Kontamination des Flüssignahrungsmittels im Inneren und chemische Reaktionen zu verhindern. Häufige Auswahlmöglichkeiten sind 316 Edelstahl, 304 Edelstahl, Glas oder eine andere Legierung.
• Steuerungssystem: Regelungen für Temperatur, Druck, pH-Wert, gelösten Sauerstoff und andere Faktoren, die für den Erfolg von Fermentationsreaktionen entscheidend sind. Das System kann über eine manuelle, halbautomatische oder vollautomatische Steuerung verfügen.
• Rührung: Ob der Fermenter einen Rührer hat, die Art des Rührers, seine Größe, die Rührgeschwindigkeit und andere relevante Details sind ebenfalls wichtig für die Mischung des Materials, den Stofftransport und das mikrobielle Wachstum.
• Erntemethode: Industriell hergestellte Fermente können unterschiedliche Methoden zur Gewinnung des fermentierten Lebensmittels haben. Dazu gehören unter anderem die Membranfiltration zur Trennung unerwünschter Verunreinigungen vom essentiellen Ferment, Zentrifugationsmethoden, chromatographische Trennverfahren und Enzymbehandlungen zur Freisetzung des wertvollen fermentierten Materials.
• Leistung und Spannung: Die Motorleistung wird in Kilowatt oder Pferdestärken gemessen. Die Spannungsangabe des Verteilmotors sollte ebenfalls angegeben werden. Diese beiden Spezifikationen hängen von der jeweiligen Fermentationsarbeit im industriellen Maßstab ab.
• Reinigung/Desinfektion: Wie der Fermenter vor und nach jeder Fermentationsaufgabe gründlich gereinigt und desinfiziert werden kann, ist unerlässlich. Neben den manuellen Anweisungen sollte die Maschine Reinigungs-in-Place-Systeme (CIP) umfassen, um Kontaminationen zu minimieren.

Die richtige Pflege von industriellen Fermentern kann dazu beitragen, ihre Lebensdauer und Effizienz in Bezug auf die Fähigkeit, Lebensmittel zu fermentieren, zu maximieren. Während des Transports oder vor dem Gebrauch ist der erste Schritt der Wartung eines industriellen Fermenters das vollständige Entleeren des Tanks. Nach dem vollständigen Entleeren des Tanks ist es wichtig, jede Komponente des Fermenters zu reinigen. Integrierte Reinigungssysteme helfen dabei, ebenso wie der Einsatz von Spezialwerkzeugen zur Reinigung schwer zugänglicher Bereiche.

Als Nächstes sollten die Außenseiten des industriellen Fermenters und seine Teile sorgfältig geprüft werden. Achten Sie auf Anzeichen von Korrosion, Leckagen oder Beschädigungen. Es ist wichtig, den Dichtungen, Ventilen, Dichtungen und anderen beweglichen Teilen besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Führen Sie die notwendigen Reparaturen durch, um sicherzustellen, dass das System einwandfrei funktioniert.

Wenn der Fermenter längere Zeit nicht verwendet wird, sollte er ordnungsgemäß konserviert werden. Eine Schutzschicht aus lebensmittelechtem Mineralöl kann aufgetragen werden, um die Innenseite des Fermenters zu schützen. Lose Teile sollten gesichert und das gesamte Gerät an einem trockenen, kühlen Ort aufbewahrt werden, der vor Sonneneinstrahlung geschützt ist. Wenn sich der Fermenter in einem tropischen Regen- oder Hurrikan-Gebiet befindet, sollte er gut abgedeckt werden, um ihn vor den Elementen zu schützen.

Szenarien von industriellen Fermentern

Die Einsatzszenarien für die industrielle Fermentation sind vielfältig und erweitern sich durch laufende Forschung und Innovation ständig. Dies sind einige der wichtigsten Anwendungen, die industrielle Fermenter nutzen.

• Lebensmittel und Getränke

  Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie nutzt industrielle Fermenter zur Herstellung verschiedener fermentierter Produkte wie Joghurt, Käse, Sauerkraut, Kimchi, Gurken, Essig und alkoholischen Getränken wie Bier, Wein und Spirituosen. Diese Industrien setzen oft spezielle Fermenter ein, die auf die Einhaltung von Produktqualitätsstandards bei gleichzeitiger Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen ausgelegt sind.

• Pharmazeutika

  Pharmaunternehmen nutzen industrielle Fermenter zur Herstellung von Antibiotika (wie Penicillin und Streptomycin), Impfstoffen (unter Verwendung mikrobieller Fermentation zur Antigenproduktion oder als Vehikel zur Verabreichung von Antigenen), Hormonen (wie Insulin und menschliches Wachstumshormon), monoklonalen Antikörpern, Probiotika, Enzymen, die in der Arzneimittelherstellung verwendet werden, usw. Die Hochskalierung von Labor- oder Pilotfermentationen auf großtechnische Fermentationen ist ein entscheidender Schritt, um neue Medikamente auf den Markt zu bringen.

• Biotechnologie und Gentechnik

  Industrielle Fermenter spielen eine wichtige Rolle in der Biotechnologie und Gentechnik. Sie werden zur Herstellung von rekombinanten Proteinen verwendet, die verschiedene Anwendungen haben, darunter therapeutische Mittel (z. B. Humaninsulin, Erythropoietin und monoklonale Antikörper), Enzyme, die durch gentechnische Verfahren modifiziert wurden, und andere Spezialprodukte. Fermentation kann auch zur Herstellung neuer Mikroorganismenstämme mit wünschenswerten Eigenschaften für industrielle Anwendungen verwendet werden.

• Chemikalien

  Industrielle Fermenter werden zur Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien durch Fermentationsprozesse eingesetzt. Industrielle Fermenter können für die Produktion von Biokraftstoffen (wie Ethanol und Butanol) durch Fermentation von Zuckern eingesetzt werden, die aus erneuerbaren Rohstoffen wie Mais, Zuckerrohr oder zellulosehaltiger Biomasse gewonnen werden. Fermentation kann auch zur Herstellung von organischen Säuren (z. B. Milchsäure, Zitronensäure, Essigsäure und Bernsteinsäure) und Lösungsmitteln (z. B. Aceton, Ethylacetat und Butanol) durch spezifische Mikroorganismen verwendet werden.

• Bioremediation

  Industrielle Fermenter können in Bioremediationsprozessen eingesetzt werden, bei denen Mikroorganismen zur Abbau oder Entgiftung von Schadstoffen und Verunreinigungen in der Umwelt verwendet werden. Die Fermentation in industriellen Fermentern kann zur Behandlung von kontaminierten Böden, Wasser oder Luft beitragen, indem spezifische Bakterien- oder Pilzstämme eingesetzt werden, die in der Lage sind, schädliche Stoffe abzubauen.

So wählen Sie industrielle Fermenter

Es gibt zahlreiche Arten von industriellen Fermentern, die alle unterschiedliche Anwendungen haben. Wenn Käufer bereit sind, diese Fermenter zu kaufen, können sie die folgenden Tipps nutzen, um sie beim Kaufprozess zu unterstützen.

• Verstehen Sie den Zweck des industriellen Fermenters:

  Es ist unerlässlich, dass sich Käufer mit der Anwendung des Fermenters vertraut machen. Die Kenntnis der Endanwendung des Fermenters kann Käufern helfen, die richtige Wahl des industriellen Fermenters zu treffen. Wenn der Fermenter beispielsweise zum Brauen von Bier verwendet werden soll, sollten Käufer Fermenter kaufen, die hohen Temperaturen standhalten und den notwendigen Luftaustausch und die Nährstoffdiffusion für die spezifischen Mikroorganismen bieten können, die bei der Bierfermentation verwendet werden.

• Berücksichtigen Sie den Maßstab des industriellen Fermenters:

  Industrielle Fermenter gibt es in verschiedenen Größen, von kleinen Pilotfermentern bis hin zu großtechnischen Produktionsfermentern. Die benötigte Kapazität hängt vom jeweiligen Fermentationsprozess und dem Produktionsvolumen ab. Beispielsweise können kleine Fermenter für Forschung und Entwicklung oder Kleinserienproduktion geeignet sein, während große Fermenter für die kommerzielle Produktion benötigt werden.

• Denken Sie über das Material des Fermenters nach:

  Fermenter werden in der Regel aus verschiedenen Materialien hergestellt, darunter Edelstahl, Glas und Kunststoff, die jeweils ihre Vor- und Nachteile haben. Edelstahl ist eine beliebte Wahl aufgrund seiner Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und einfachen Reinigung. Käufer sollten sich für industrielle Fermenter entscheiden, die aus Materialien hergestellt sind, die rauen Betriebsbedingungen standhalten.

• Evaluieren Sie die Funktionen des Fermenters:

  Käufer werden aufgefordert, die Funktionen und Optionen zu berücksichtigen, die beim industriellen Fermenter verfügbar sind. Zu diesen Merkmalen gehören Temperaturregelung, pH-Wert-Regelung, gelöste Sauerstoffregelung und Sterilisationsmöglichkeiten. Diese Funktionen können die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Fermentationsprozesses verbessern.

Häufig gestellte Fragen zu industriellen Fermentern

F1: Wie funktioniert ein industrieller Fermenter?

A1: Der Arbeitsprozess eines industriellen Fermenters kann je nach spezifischen Anwendungen variieren. Im Allgemeinen beginnt er mit der Vorbereitung und Sterilisation des Gefäßes, um unerwünschte Mikroorganismen zu entfernen. Anschließend werden die Nährstoffe, das Substrat und die Mikroorganismen dem Fermenter zugegeben. Der Fermenter wird auf bestimmte Temperatur- und Druckwerte gehalten, um mikrobielles Wachstum und Stoffwechselaktivität zu ermöglichen. Nach Beendigung des Fermentationsprozesses wird das Produkt aus dem Fermenter entfernt. Schließlich wird der Fermenter für die nächste Verwendung gereinigt und sterilisiert.

F2: Was sind einige Anwendungen von industriellen Fermentern?

A2: Industrielle Fermenter werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. In der Lebensmittelindustrie werden sie zur Herstellung von alkoholischen Getränken, Milchprodukten, fermentierten Getränken usw. eingesetzt. Die chemische Industrie verwendet industrielle Fermenter auch zur Synthese von Chemikalien und organischen Verbindungen. Industrielle Fermenter spielen eine wichtige Rolle in der pharmazeutischen Produktion, da sie zur Herstellung von Antibiotika, Vitaminen, Hormonen und Impfstoffen verwendet werden. Darüber hinaus können industrielle Fermenter zur Abfallbehandlung eingesetzt werden, indem organische Stoffe abgebaut und Schadstoffe entfernt werden.

F3: Was sind einige Trends bei industriellen Fermentern?

A3: Mit der Weiterentwicklung der Technologie verändern sich industrielle Fermenter. Das automatische Steuerungssystem kann verschiedene Parameter wie Temperatur, Druck, pH-Wert und gelösten Sauerstoff überwachen und steuern, was die Stabilität und Reproduzierbarkeit von Fermentationsprozessen verbessert. Darüber hinaus werden größere und effizientere industrielle Fermenter entwickelt, um den wachsenden Anforderungen der industriellen Produktion gerecht zu werden. Weitere Trends sind der multifunktionale industrielle Fermenter, der verschiedene Fermentationsprozesse durchführen kann, und die biotechnologischen Fermenter, die in Bioraffinerien und der Biokraftstoffproduktion eingesetzt werden.