วิธีการออกแบบถังหมัก?

ในฐานะที่เป็นผู้จัดหาถังหมักที่มีประสบการณ์ฉันได้เห็นบทบาทสำคัญที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีซึ่งมีการออกแบบถังหมักในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่การผลิตเบียร์ไปจนถึงยา การออกแบบถังหมักเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่ต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกระบวนการหมักหลักการทางวิศวกรรมและความต้องการเฉพาะของผู้ใช้ปลายทาง ในบล็อกนี้ฉันจะแบ่งปันข้อควรพิจารณาที่สำคัญและขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในการออกแบบถังหมัก

ทำความเข้าใจกระบวนการหมัก

ก่อนที่จะเริ่มการออกแบบถังหมักมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับกระบวนการหมัก กระบวนการหมักที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดเฉพาะในแง่ของอุณหภูมิความดันความกวนและการจัดหาสารอาหาร ตัวอย่างเช่นในการต้มเบียร์การหมักยีสต์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉพาะและต้องใช้การเติมอากาศที่เหมาะสมและการผสมเพื่อผลิตเบียร์ที่มีคุณภาพสูง ในทางกลับกันในการผลิตยาปฏิชีวนะผ่านการหมักสภาพปลอดเชื้ออย่างเข้มงวดและการควบคุมสารอาหารที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็น

ประเภทของจุลินทรีย์ที่ใช้ในการหมักยังส่งผลต่อการออกแบบถัง จุลินทรีย์บางชนิดเป็นแอโรบิกและต้องการการจัดหาออกซิเจนในขณะที่อื่น ๆ เป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนและจำเป็นต้องเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมออกซิเจน - ฟรี นอกจากนี้อัตราการเติบโตและลักษณะการเผาผลาญของจุลินทรีย์มีอิทธิพลต่อปัจจัยต่าง ๆ เช่นปริมาณถังความเร็วปั่นป่วนและอัตราการเพิ่มสารอาหาร

การกำหนดความสามารถในถัง

หนึ่งในการตัดสินใจครั้งแรกในการออกแบบถังหมักคือการกำหนดความสามารถในการถังที่เหมาะสม สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการรวมถึงข้อกำหนดปริมาณการผลิตพื้นที่ว่างในโรงงานและประสิทธิภาพ - ประสิทธิผลของการดำเนินงาน สำหรับโรงเบียร์ขนาดเล็กขนาดเล็กหรือห้องปฏิบัติการวิจัยถังหมักขนาดเล็กที่มีความจุตั้งแต่ไม่กี่ลิตรถึงไม่กี่ร้อยลิตรอาจเพียงพอ รถถังขนาดเล็กเหล่านี้มีความยืดหยุ่นและง่ายกว่าในการจัดการทำให้สามารถทดลองและผลิตชุดเล็กได้

สำหรับการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เช่นในอุตสาหกรรมไวน์หรือเชื้อเพลิงชีวภาพถังหมักที่มีความสามารถหลายพันลิตรหรือมากกว่านั้นอาจจำเป็นต้องใช้ เมื่อพิจารณาความสามารถของถังสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาแผนการขยายตัวในอนาคตเช่นกัน ระบบถังหมักที่ออกแบบมาอย่างดีควรจะสามารถรองรับการเติบโตของปริมาณการผลิตโดยไม่ต้องมีวิศวกรรมที่สำคัญ

การเลือกวัสดุถัง

ทางเลือกของวัสดุถังมีความสำคัญเนื่องจากมีผลต่อความทนทานความสะอาดและความเข้ากันได้กับกระบวนการหมัก สแตนเลสเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับถังหมักเนื่องจากข้อได้เปรียบมากมาย มันคือการกัดกร่อน - ต้านทานง่ายต่อการทำความสะอาดและฆ่าเชื้อและมีพื้นผิวที่ราบรื่นที่ป้องกันการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ถังสแตนเลสสามารถขัดหรือพ่นทรายบนพื้นผิวภายนอกซึ่งมีตัวเลือกความงามและการใช้งานที่แตกต่างกัน คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับถังหมักสแตนเลสสตีลขัดเงาหรือพลาสต์พื้นผิวภายนอกที่ยึดปลอกหุ้มปลอกหุ้มเฟอร์รูลขนาดใหญ่-

วัสดุอื่น ๆ เช่นแก้วหรือพลาสติกอาจใช้สำหรับเครื่องหมักขนาดเล็กขนาดเล็กหรือห้องปฏิบัติการ แก้วมีความโปร่งใสช่วยให้สามารถสังเกตกระบวนการหมักได้ง่าย แต่มันก็บอบบางและมีความจุ จำกัด พลาสติกมีน้ำหนักเบาและราคาไม่แพง แต่อาจไม่เหมาะสำหรับกระบวนการหมักอุณหภูมิสูงหรือสูง

การออกแบบโครงสร้างถัง

โครงสร้างของถังหมักควรได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของกระบวนการหมัก ซึ่งรวมถึงการพิจารณาเช่นรูปร่างความสูง - ต่อ - อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางและการปรากฏตัวของส่วนประกอบภายใน

รูปร่าง

รูปร่างที่พบบ่อยที่สุดสำหรับถังหมักคือทรงกระบอกและรูปกรวย ถังทรงกระบอกนั้นง่ายต่อการผลิตและเหมาะสำหรับกระบวนการหมักส่วนใหญ่ พวกเขามีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่สำหรับการถ่ายเทความร้อนและการกวน ในทางกลับกันถังรูปกรวยมักใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์เนื่องจากพวกเขาอนุญาตให้แยกยีสต์และตะกอนได้ง่ายที่ด้านล่างของถัง

ความสูง - ต่อ - อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลาง

อัตราส่วนความสูง - ต่อ - เส้นผ่านศูนย์กลางของถังส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผสมและอัตราการถ่ายโอนออกซิเจน ถังที่สูงขึ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กโดยทั่วไปให้การผสมและการถ่ายโอนออกซิเจนที่ดีขึ้น แต่อาจต้องใช้พลังงานมากขึ้นสำหรับการกวน ถังที่สั้นกว่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่อาจเหมาะสำหรับกระบวนการที่ไม่ต้องการการผสมความเข้มสูง

ส่วนประกอบภายใน

ส่วนประกอบภายในเช่นผู้กวนแผ่นกั้นและ spargers เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหมักที่เหมาะสม ผู้กวนจะใช้เพื่อผสมน้ำซุปหมักเพื่อให้มั่นใจว่าการกระจายของสารอาหารออกซิเจนและจุลินทรีย์สม่ำเสมอ มีการติดตั้งแผ่นกั้นภายในถังเพื่อป้องกันการก่อตัวของกระแสน้ำวนและปรับปรุงประสิทธิภาพการผสม Spargers ใช้เพื่อแนะนำก๊าซเช่นอากาศหรือออกซิเจนเข้าไปในน้ำซุปหมัก

การควบคุมอุณหภูมิและความดัน

การรักษาอุณหภูมิและความดันที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จของกระบวนการหมัก จุลินทรีย์ที่แตกต่างกันมีอุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมและช่วงความดันและการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขเหล่านี้สามารถนำไปสู่การลดลงของผลผลิตหรือแม้แต่ความล้มเหลวของการหมัก

การควบคุมอุณหภูมิ

การควบคุมอุณหภูมิสามารถทำได้ด้วยวิธีการต่าง ๆ รวมถึงถังแจ็คเก็ตขดลวดภายในหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก ถังแจ็คเก็ตมีชั้นนอกที่ช่วยให้สามารถไหลเวียนของเครื่องทำความร้อนหรือความเย็นได้เช่นน้ำหรือไอน้ำ ขดลวดภายในสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนโดยตรงหรือทำให้น้ำซุปหมักเย็นลง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอกมักใช้ในระบบขนาดใหญ่เพื่อถ่ายโอนความร้อนระหว่างน้ำซุปหมักและของเหลวแยกต่างหาก

การควบคุมความดัน

การควบคุมความดันเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซหรือต้องการสภาพแวดล้อมความดันเฉพาะ วาล์วบรรเทาแรงดันถูกติดตั้งบนถังเพื่อป้องกันแรงดันเกินในขณะที่เซ็นเซอร์ความดันถูกใช้เพื่อตรวจสอบและควบคุมแรงดันภายในถัง

การออกแบบความปั่นป่วนและการเติมอากาศ

ความปั่นป่วนและการเติมอากาศที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจัดหาสารอาหารและออกซิเจนที่จำเป็นให้กับจุลินทรีย์ในระหว่างการหมัก

ความปั่นป่วน

การออกแบบของ agitator ขึ้นอยู่กับขนาดของถังรูปร่างและความหนืดของน้ำซุปหมัก ประเภททั่วไปของผู้ก่อกวน ได้แก่ การก่อกวนผู้ก่อกวนผู้กวนกังหันและเครื่องกวนพาย ผู้ก่อกวนใบพัดเหมาะสำหรับของเหลวความหนืดต่ำและให้การผสมความเร็วสูง เครื่องกวนกังหันมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับของเหลวขนาดกลางถึงสูงถึงสูงและสามารถให้แรงเฉือนที่ดีขึ้น พายกวนจะใช้สำหรับการผสมอย่างอ่อนโยนและมักจะใช้ในการใช้งานที่จุลินทรีย์มีความไวต่อแรงเฉือน

การเติมอากาศ

การเติมอากาศเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการหมักแอโรบิก การออกแบบระบบการเติมอากาศรวมถึงการเลือกประเภท Sparger และอัตราการจ่ายอากาศ ประเภท Sparger ทั่วไป ได้แก่ Spargers ที่มีรูพรุนแหวน Spargers และหัวฉีดหัวฉีด อัตราการจัดหาอากาศควรได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณออกซิเจนเพียงพอโดยไม่ทำให้เกิดฟองมากเกินไปหรือความเสียหายต่อจุลินทรีย์

การทำหมันและทำความสะอาด

การรักษาสภาพแวดล้อมที่ผ่านการฆ่าเชื้อเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการหมักโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเช่นเวชภัณฑ์และเทคโนโลยีชีวภาพ ถังหมักควรได้รับการออกแบบให้ได้รับการฆ่าเชื้อและทำความสะอาดได้ง่าย

การทำหมัน

วิธีการทำหมันรวมถึงการทำหมันไอน้ำการฆ่าเชื้อทางเคมีและการทำหมันรังสี การทำหมันไอน้ำเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับถังหมักเพราะมันมีประสิทธิภาพในการฆ่าจุลินทรีย์และค่อนข้างง่ายต่อการใช้งาน ถังควรได้รับการออกแบบให้ทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันสูงที่เกี่ยวข้องกับการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำ

การทำความสะอาด

ถังควรมีพื้นผิวภายในที่ราบรื่นและได้รับการออกแบบด้วยพอร์ตที่ง่าย - ไป - เข้า - เข้า - ช่องสำหรับการทำความสะอาด สามารถติดตั้งระบบ CIP (Clean - In - Place) เพื่อทำให้กระบวนการทำความสะอาดลดต้นทุนแรงงานและทำให้มั่นใจได้ว่าผลการทำความสะอาดที่สอดคล้องกัน

การตรวจสอบและควบคุมระบบ

ถังหมักที่ทันสมัยมาพร้อมกับระบบตรวจสอบและควบคุมขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่าเงื่อนไขการหมักที่ดีที่สุด ระบบเหล่านี้สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์เช่นอุณหภูมิความดัน pH ออกซิเจนละลายและความเข้มข้นของสารอาหารในเวลาจริง

เซ็นเซอร์ใช้ในการวัดพารามิเตอร์เหล่านี้และข้อมูลจะถูกส่งไปยังระบบควบคุม ระบบควบคุมสามารถปรับสภาพการทำงานเช่นอุณหภูมิความเร็วปั่นป่วนและอัตราการเพิ่มสารอาหารเพื่อรักษาเงื่อนไขการหมักที่ต้องการ

บทสรุป

การออกแบบถังหมักเป็นกระบวนการที่หลากหลายซึ่งต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับปัจจัยต่าง ๆ ตั้งแต่ข้อกำหนดกระบวนการหมักไปจนถึงด้านวิศวกรรมและการปฏิบัติงาน ในฐานะซัพพลายเออร์ถังหมักเรามีความเชี่ยวชาญและประสบการณ์ในการออกแบบและผลิตถังหมักที่ตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับถังหมักไม่ว่าจะเป็นโรงเบียร์ขนาดเล็ก - เครื่องชั่งขนาดใหญ่โรงงานผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่หรือห้องปฏิบัติการวิจัยเราขอเชิญคุณติดต่อเราสำหรับการอภิปรายอย่างละเอียด เราสามารถช่วยคุณออกแบบถังที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับกระบวนการหมักของคุณเพื่อให้มั่นใจว่าการผลิตและต้นทุนที่มีคุณภาพสูง คุณยังสามารถสำรวจช่วงผลิตภัณฑ์ของเราเช่นสแตนเลสสตีลอุตสาหกรรม 500L - 10,000 ลและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการหมักเบียร์เปิดเผย-

การอ้างอิง

• Baily, JE, & Ollis, DF (1986) พื้นฐานวิศวกรรมชีวเคมี McGraw - Hill
• Doran, PM (1995) หลักการวิศวกรรมชีวภาพ สื่อวิชาการ
• Stanbury, PF, Whitaker, A. , & Hall, SJ (2017) หลักการของเทคโนโลยีการหมัก Elsevier