Wat een fermentatietank is, hoe deze een biologische omzetting onder controle houdt, en welke sectoren ervan afhankelijk zijn.
Een fermentatietank, ook wel fermentor of, afhankelijk van de toepassing, gistings- of rijpingstank genoemd, is een gesloten vat waarin micro-organismen of enzymen een substraat onder gecontroleerde temperatuur, en bij sommige processen onder gecontroleerde druk en menging, omzetten in een doelproduct. De omzetting zelf (gist die suiker omzet in alcohol en CO₂, melkzuurbacteriën die melk laten verzuren, een schimmelcultuur die een enzym produceert) vindt plaats doordat de tank de biologische omgeving lang genoeg stabiel houdt om het proces te voltooien. Het vat is daarom minder een houder dan een stuk procesapparatuur: de taak ervan is temperatuur, menging en, waar relevant, opgelost gas binnen de smalle marge te houden die de cultuur nodig heeft.
De meeste fermentaties zijn exotherm, dus de dominante ontwerpvraag is warmteafvoer in plaats van warmtetoevoer. Een koelmantel, en bij grotere vaten ook interne koelspiralen, voeren de reactiewarmte af en houden de batch op zijn temperatuurcurve; een ongecontroleerde temperatuurstijging verandert het bijproductprofiel en kan de cultuur direct doden. Als het proces aeroob is, brengt een sparger steriele lucht of zuurstof in onder een roerwerk dat deze verdeelt in fijne bellen zonder de organismen af te schuiven; anaerobe fermentaties vereisen daarentegen een gesloten kopruimte met een CO₂-ontluchting of een aansluiting voor beschermgas. De roersnelheid wordt laag en zacht ingesteld in vergelijking met een chemische reactor (het doel is een gelijkmatige verdeling van temperatuur en voedingsstoffen, niet mechanische mengintensiteit) en sensorpoorten voor temperatuur, pH en opgeloste zuurstof maken het mogelijk het proces van batch tot batch te loggen en aan te passen.
Omdat het product bestemd is voor gebruik in voeding, dranken of farmacie, wordt de tank zo gebouwd dat hij tussen batches kan worden gereinigd en gesteriliseerd zonder te worden geopend. Binnenoppervlakken worden gelast en gepolijst tot een hygiënische afwerking, doorgaans in roestvast staal 304 of 316L, met afgeronde binnenhoeken, een hellende of gewelfde bodem voor volledige lediging, en fittingen die zijn gekozen om dode ruimtes te vermijden waar product zou kunnen stagneren. CIP-sproeiballen (clean-in-place) en, bij farmaceutische en sommige biotechtoepassingen, SIP-aansluitingen (sterilize-in-place) maken het mogelijk het vat tussen batches ter plaatse te reinigen en te steriliseren, wat precies is wat korte, herhaalbare productiecycli mogelijk maakt. Pakkingen, afdichtingen en instrumentfittingen worden gespecificeerd volgens voedings- of farmaceutische kwaliteitsnormen, zodat niets dat in contact komt met het product besmetting veroorzaakt.
De bekendste toepassing is het brouwen en de wijnbereiding, waar fermentatie- en nabehandelingstanks het karakter van het uiteindelijke bier of de wijn net zo sterk bepalen als de grondstoffen. Zuivelfabrieken gebruiken kleinere, nauwkeurig temperatuurgeregelde vaten om yoghurt-, kefir- en kaasculturen te kweken. De industriële biotechnologie exploiteert veel grotere fermentoren om organismen te kweken die enzymen, aminozuren, organische zuren en biobrandstofprecursoren produceren, vaak met strengere aseptische en instrumentatie-eisen dan in de voedingsindustrie. Farmaceutische fermentatie (antibiotica en in toenemende mate biologicals geproduceerd in bioreactoren die dezelfde kernontwerplogica delen) bevindt zich aan het strengste uiteinde, met validatie-, documentatie- en containment-eisen bovenop hetzelfde dubbelwandige, geroerde, reinigbare vat.
Vatgrootte en -configuratie variëren net zo sterk als de toepassingen. Een ambachtelijke brouwerij kan meerdere kleine, single-batch fermentoren naast elkaar exploiteren om verschillende recepten parallel te vergisten, terwijl een biotechfabriek vaker een klein aantal grote fermentoren door vele opeenvolgende batches van hetzelfde organisme laat draaien. Wat over die hele reikwijdte constant blijft, is de onderliggende ontwerplogica: een dubbelwandig, geroerd, reinigbaar vat, gedimensioneerd om een gedefinieerd biologisch proces op zijn beoogde temperatuur- en tijdcurve te houden.
Makfen ontwerpt en vervaardigt fermentatie- en rijpingstanks in roestvast staal volgens de hygiënische, thermische en roereisen van de specifieke cultuur en het product, met mantel, roerwerk en CIP/SIP-fittingen gedimensioneerd op de beoogde batchcyclus.
Delen:
OVER ONS
Makfen is een fabrikant van procesapparatuur en een engineeringbedrijf, opgericht in 2009 in Istanbul [...]
