Solución para línea de producción de fermentación biológica
Solución integral para línea de producción de fermentación biológica a gran escala (sección de equipos)
— Lista completa de equipos desde tanque semilla de 50 L hasta tanque de producción de 200 m³

1. Arquitectura general
La línea de producción se organiza en tres etapas, “aguas arriba, intermedia y aguas abajo”, con ampliación escalonada de 50 L → 5 m³ → 200 m³, y cubre más de 20 tipos de productos de fermentación, como antibióticos, preparaciones enzimáticas, vacunas, ingredientes alimentarios y productos químicos de base biológica. La capacidad de producción por lote es de 1 a 200 toneladas, y la capacidad anual puede alcanzar 50.000 toneladas.

2. Ingeniería de aguas arriba (preparación del inóculo)
1. Banco de bacterias/células
Tanque de nitrógeno líquido a -196 °C + trazabilidad mediante código QR para garantizar que las cepas bacterianas permanezcan activas durante 10 años.
2. Cultivo en matraces agitados
Agitador de temperatura constante de 250 mL-3 L, amplitud de 25 mm, velocidad de 50-400 rpm, CO₂ opcional.
3. Tanque semilla
Tanque de agitación magnética de 50 L/300 L/1000 L, 316L, Ra ≤ 0,4 μm, SIP 125 °C/30 min; pH, DO y temperatura en línea, ±0,2 °C, ±0,02 pH.

3. Ingeniería intermedia (fermentación principal)
1. Tanque de fermentación
• Especificaciones: 10 m³, 50 m³, 200 m³ (se puede conectar en paralelo hasta 4 × 200 m³)
Estructura: relación de aspecto de 2,5-3:1, camisa tipo panal + doble refrigeración con medio tubo exterior, sello mecánico (doble cara) y respirador de esterilización PTFE de 0,22 μm en la parte superior.
Agitación: Rushton de seis palas de doble capa + convertidor de frecuencia 50-250 rpm, potencia 3-5 kW/m³; ventilación por tubo anular microporoso en el fondo, saturación de oxígeno disuelto >30%.
• Control: DCS+BioPAT ® MFCS, adquisición en tiempo real de DO, pH, temperatura, espuma, presión y peso; cambio con un solo clic entre modos por lotes, alimentación suplementaria y continuo.
CIP/SIP: vapor puro a 135 °C + ciclo alcalino/ácido, tasa de cobertura de limpieza del 100 %, ciclo de validación ≤ 2 horas.

2. Sistema de alimentación
Dosificación y alimentación en 6 vías: fuente de carbono, fuente de nitrógeno, oligoelementos, regulador de pH, antiespumante e inductor; precisión de medición ±0,2 %, válvula de diafragma estéril, muestreo sin ángulo muerto.

3. Tratamiento de aire/gases de escape
Compresor de aire → secador por congelación → filtro de esterilización de 0,01 μm → tanque de fermentación;
El gas de escape pasa por un condensador y un filtro de 0,2 μm, y el VOC del gas de escape se supervisa en línea para cumplir con el requisito ambiental de VOC ≤ 50 mg/m³.

4. Ingeniería aguas abajo (separación y purificación)
1. Separación sólido-líquido
Centrífuga de discos de 10.000 g, descarga continua de escoria, adecuada para un contenido sólido alto del 30 %.
Filtro de tambor rotativo al vacío con un área de 20 m², funcionamiento continuo y limpieza automática del paño filtrante.

2. Fragmentación celular
Homogeneizador de alta presión a 1500-2000 bar, caudal de 1-20 t/h, con control de temperatura mediante agua helada durante todo el proceso, <15 ℃.
Tanque opcional de ultrasonido o hidrólisis enzimática para tratar bacterias Gram positivas.

3. Purificación primaria
Tanque de sedimentación por floculación de 5 m³ con ajuste de pH y control en línea de turbidez;
Sistema de ultrafiltración TFF, área de membrana de 50-400 m², flujo tangencial <3 bar, concentración de 5-20 veces;
Columna de adsorción: intercambio iónico/cromatografía hidrofóbica, grado sanitario 316L, apta para CIP/SIP en línea.

4. Purificación y productos finales
Nanofiltración/ósmosis inversa: desalinización, concentración hasta 50 % de sólidos;
Secador de banda al vacío: secado continuo a 60 ℃, contenido de humedad ≤ 3%;
• Liofilización: liofilizador de 20 m², trampa fría a -55 ℃, con una tasa de retención de polvo de ≥ 80 % de bacterias viables;
Granuladora de secado: prensa el polvo en partículas de 0,5-2 mm para facilitar el transporte y la disolución instantánea.

5. Servicios públicos y automatización
• Vapor: 6 t/h @ 8 bar, generador de vapor puro;
Agua helada: -5 ℃, etilenglicol, 400 m³/h, intercambio de placas doble de ahorro energético;
Aire comprimido: sin aceite, 0,8 MPa, filtrado por esterilización de 0,01 μm;
• Aguas residuales: reutilización MBR+RO, DQO <80 mg/L;
Automatización: DCS+MES+SCADA, firma electrónica por lote, conforme a 21 CFR Part 11; válvulas clave con doble alimentación y respaldo UPS de 30 minutos.

6. Caso típico (200 m³ × 4 en paralelo)
• Producto: glucosa oxidasa de grado alimentario
Fermentación por lote único durante 30 horas, producción enzimática de 60000 U/mL
Capacidad anual de producción de 35000 toneladas de caldo de fermentación → 6000 toneladas de caldo enzimático concentrado → 1500 toneladas de polvo seco
• Periodo de recuperación de la inversión: 3,2 años (incluye obra civil, servicios públicos y validación)

7. Resumen
Esta línea de producción de fermentación biológica a gran escala se basa en «módulos estandarizados + procesos flexibles», y permite cambiar entre semillas de 50 L y producción de 200 m³, alimentación continua y purificación posterior multirruta con un solo clic. Es compatible con una amplia gama de productos, desde antibióticos hasta enzimas vegetales, vacunas y productos químicos de base biológica, logrando verdaderamente «una sola planta, múltiples productos, rápida salida al mercado».