El tanque de fermentación microbiana es un tipo de equipo ampliamente utilizado en la biotecnología, la industria farmacéutica, el procesamiento de alimentos y la industria química. Se utiliza principalmente para cultivar microorganismos (como bacterias, levaduras, mohos, etc.) o células, y producir productos específicos mediante el proceso de fermentación, como antibióticos, alcohol, preparados enzimáticos, ácidos orgánicos, biocombustibles, etc. El diseño y la operación de los tanques de fermentación implican conocimientos de múltiples disciplinas, como biología, ingeniería química y control automático.
Estas son algunas de las características y componentes clave de los tanques de fermentación microbiana:
Composición estructural: El tanque de fermentación suele incluir las siguientes partes:
• Cuerpo del tanque: proporciona un espacio cerrado para el crecimiento microbiano, fabricado en su mayoría en acero inoxidable, lo que garantiza un entorno estéril. Sistema de agitación: equipado con un agitador para mezclar el medio de cultivo y los microorganismos, aumentar el oxígeno disuelto y favorecer la transferencia de masa y calor.
Sistema de ventilación y suministro de oxígeno: al introducir aire estéril u oxígeno en el tanque, se garantiza el suministro de oxígeno necesario para el crecimiento microbiano.
Sistema de control de temperatura: mantiene una temperatura constante dentro del tanque, adecuada para las condiciones óptimas de crecimiento microbiano.
Sistema de control de pH: ajusta automáticamente el valor de pH del medio de cultivo añadiendo reguladores ácido-base.
Puertos de alimentación y muestreo: permiten añadir nutrientes o tomar muestras para análisis durante el proceso de fermentación.
Sistema de control de presión: mantiene la presión dentro del tanque, especialmente para determinados procesos de fermentación que requieren operación a alta presión.
Modo de operación: el proceso de fermentación puede ser por lotes, continuo o por alimentación gradual (semicontinuo), y cada modo se adapta a distintas necesidades de producción.
Monitorización y control: los tanques de fermentación modernos están equipados con sensores avanzados y sistemas de control automatizados, que pueden supervisar y controlar en tiempo real durante el proceso de fermentación parámetros clave como la temperatura, el pH, el nivel de oxígeno disuelto, la presión, etc., garantizando una producción eficiente y estable de los productos objetivo.
Esterilización y operación aséptica: el tanque de fermentación debe someterse a un estricto tratamiento de esterilización antes y después de su uso. Los métodos comunes incluyen la esterilización por calor húmedo (como la esterilización con vapor a alta presión) y la desinfección química para evitar la contaminación bacteriana.

• Recuperación del producto: después de la fermentación, el producto objetivo se recupera del caldo de fermentación mediante etapas de separación y purificación como centrifugación, filtración y extracción. El desarrollo de la tecnología de tanques de fermentación microbiana impulsa continuamente el progreso de la industria de fabricación biológica, lo que tiene una gran importancia para la producción de productos biológicos eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

La tecnología de tanques de fermentación microbiana es una tecnología de aplicación fundamental en el campo de la biotecnología, que combina múltiples disciplinas como la biotecnología, la ingeniería química y el control automático, con el objetivo de llevar a cabo de forma eficiente y controlada los procesos de fermentación microbiana.
Estos son algunos aspectos técnicos clave:
1. Tecnología de agitación y mezcla: los tanques de fermentación suelen estar equipados con dispositivos mecánicos de agitación, incluidos ejes agitadores y distintos tipos de palas de agitación (como palas de turbina, palas de ancla, palas de propulsión, etc.), para promover el flujo y la mezcla del líquido, garantizar un contacto completo entre los microorganismos y los nutrientes, y aumentar el oxígeno disuelto. La selección de la velocidad de agitación y del tipo de pala es crucial para el efecto de fermentación.
2. Ventilación y control del oxígeno disuelto: proporcionar suficiente oxígeno a los microorganismos aerobios es la clave del éxito de la fermentación. El tanque de fermentación adopta un sistema de ventilación que introduce aire u oxígeno puro a través de filtros de aire estériles, y dispersa el gas en pequeñas burbujas mediante métodos como la aireación microporosa y la ventilación por chorro, aumentando el área de contacto gas-líquido y mejorando la eficiencia del oxígeno disuelto. El sensor de oxígeno disuelto (DO) supervisa en tiempo real el nivel de oxígeno disuelto en el tanque y ajusta automáticamente el volumen de ventilación.
3. Regulación de temperatura y pH: la temperatura y el valor de pH durante el proceso de fermentación afectan directamente al crecimiento de los microorganismos y a la síntesis del producto. El tanque de fermentación está equipado con un sistema preciso de control de temperatura, como una camisa de calentamiento eléctrico o una serpentina de enfriamiento, así como un sistema automático de control de pH, que se ajusta automáticamente añadiendo soluciones ácidas y alcalinas para garantizar que las condiciones ambientales estén siempre dentro del rango óptimo.
4. Estrategias de alimentación y descarga: para prolongar el ciclo de fermentación o aumentar la concentración del producto, a menudo se adopta una estrategia de alimentación por adición gradual para reponer nutrientes a tiempo. Al mismo tiempo, mediante desbordamiento o descarga continua, se controla la concentración de inhibidores en el caldo de fermentación para mantener un buen estado de fermentación.
5. Esterilización y operación aséptica: el tanque de fermentación y sus tuberías asociadas deben someterse a un estricto tratamiento de esterilización antes de su uso, como la esterilización con vapor a alta temperatura y alta presión, para garantizar un entorno estéril. El diseño del tanque, la selección de materiales y la tecnología de sellado deben cumplir con las normas de esterilidad.
6. Automatización y control inteligente: los tanques de fermentación modernos están integrados con sistemas avanzados de control automático, incluidos PLC, sistemas SCADA, etc., para lograr una supervisión completa y un control preciso del proceso de fermentación. Mediante el uso de análisis de big data y técnicas de aprendizaje automático, se pueden optimizar las condiciones de fermentación, prever y resolver posibles problemas, y mejorar la eficiencia de producción y la calidad del producto.
7. Tecnología de separación y purificación del producto: después de la fermentación, la separación y purificación de los productos son igualmente importantes, e incluyen diversas tecnologías como centrifugación, filtración, cromatografía y separación por membranas, etc., para obtener productos objetivo de alta pureza.
En resumen, la tecnología de tanques de fermentación microbiana es un sistema técnico altamente integral que impulsa el desarrollo de la fabricación biológica hacia direcciones más eficientes, respetuosas con el medio ambiente e inteligentes mediante la innovación y la optimización tecnológicas continuas.

La instalación y la puesta a punto de los tanques de fermentación microbiana son pasos importantes para garantizar el buen desarrollo del proceso de fermentación y lograr el rendimiento esperado. Los pasos específicos son, a grandes rasgos, los siguientes:

Preparación e inspección preliminares: • Determinación de la ubicación y construcción de la infraestructura: seleccione un lugar de instalación adecuado según el tamaño y las especificaciones del equipo del tanque de fermentación, y prepare los materiales básicos de acuerdo con los planos de diseño, como el vertido de cimientos de hormigón.

Inspección del equipo: antes de la instalación, realice una inspección exhaustiva del tanque de fermentación para confirmar que no presenta deformaciones graves, daños ni piezas faltantes. Compruebe si todas las roscas de conexión están intactas y realice una prueba de funcionamiento en vacío del mezclador para asegurarse de que los componentes de transmisión funcionan correctamente.

• Instalación y fijación del tanque: • Coloque el tanque de fermentación sobre una base previamente preparada y fíjelo firmemente con pernos. El método de fijación suele utilizar pernos empotrados bajo tierra o fijados directamente sobre la base para garantizar la estabilidad y la nivelación del cuerpo del tanque.
• Instalación y conexión de accesorios: • Instale las entradas y salidas, el sistema de ventilación y el sistema de control eléctrico (incluidos motor, controlador, instrumentos, etc.), asegurándose de que todas las tuberías estén firmemente conectadas y sin fugas. Realice pruebas funcionales en los equipos eléctricos para garantizar la seguridad y fiabilidad del circuito, al tiempo que verifica que todas las tuberías estén despejadas.
• Calibración de instrumentos: • Calibración de los instrumentos en el cuerpo del tanque (como termómetros, medidores de pH y medidores de oxígeno disuelto) para garantizar lecturas precisas, lo cual es crucial para supervisar el proceso de fermentación.
• Prueba de estanqueidad: • Pruebe la estanqueidad de todo el sistema de fermentación, especialmente en la entrada y salida, las aberturas de ventilación, etc., para evitar la contaminación microbiana externa o fugas del medio interno.
Puesta a punto y prueba de funcionamiento: realice una prueba de funcionamiento con agua estéril o medios simulados, compruebe si las funciones de agitación, calentamiento, enfriamiento, ventilación y control de pH y oxígeno disuelto funcionan correctamente, y efectúe pequeños ajustes en función de los datos reales de operación. Observe y registre el estado de funcionamiento del equipo para garantizar que todos los sistemas de control respondan con sensibilidad y operen de forma estable.
• Inspección de seguridad: Después de la instalación y puesta en marcha, realice una inspección integral de seguridad, incluyendo seguridad eléctrica, protección mecánica, función de parada de emergencia, etc., para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad.
• Capacitación de los operadores: • Proporcione capacitación sistemática a los operadores, incluidos los procedimientos de operación del equipo, los conocimientos de mantenimiento y las medidas de respuesta ante emergencias, para garantizar que dominen el uso de los tanques de fermentación. Mediante los pasos anteriores, asegure que el tanque de fermentación microbiana pueda ponerse en producción de forma segura y eficiente, y logre el efecto de fermentación esperado.

Shanghai Beyond Machinery Co., Ltd.
Beyond Machinery se especializa en el diseño y la fabricación detanque de fermentaciónPóngase en contacto con nosotros ahora y nuestros ingenieros técnicos profesionales personalizarán para usted el plan de equipostanque de fermentacióny le proporcionaremos una cotización. Póngase en contacto con nosotros ahora para obtener el plan de equipos y la cotización más recientes.