Fermentaatioprosessit edellyttävät tehokasta massan- ja lämmönsiirtoa, jotta varmistetaan optimaalinen mikrobiaktiivisuus ja tuotteen tuotto. Näiden prosessien laajentaminen laboratoriosta teollisuuden mittakaavaan edellyttää tarkkoja laskelmia tehokkuuden ja turvallisuuden ylläpitämiseksi. Tässä artikkelissa annetaan käytännön ohjeita näiden laskelmien suorittamisesta onnistuneen mittakaavan saavuttamiseksi.

Massansiirto hellettäisyyksessä

Massansiirtoon kuuluu ravinteiden, kaasujen ja jätteiden siirtäminen käymisjärjestelmään. Oikealla laskentatavalla varmistetaan, että mikro-organismit saavat riittävästi ravinteita ja happea ja poistavat samalla estoaineita.

Happisiirtonopeuden laskeminen (OTR)

Happien siirtonopeus on aerobisen käymisen kannalta kriittinen. Se voidaan arvioida käyttämällä tilavuutta hapensiirtokertoimen (kLa) ja liuenneen hapen pitoisuuseron avulla:

OTR = kLA × (C* - C)

jossa

  • C* on hapen kyllästymispitoisuus.
  • C on todellinen liuenneen hapen pitoisuus.

Lämmönsiirto fermentaatiossa

Lämmön hallinta on olennaista mikrobitoimintaan vaikuttavien lämpötilanvaihteluiden estämiseksi. Laskelmissa keskitytään järjestelmän lämmönpoistokapasiteettiin ja käymisen aikana syntyvään lämpöön.

Lämmön poiston laskeminen

Lämmönpoistonopeus (Q) voidaan arvioida seuraavasti:

]Q = m × Cp × ΔT

jossa

  • m[] on jäähdytysnesteen massa.
  • Cp on ominaislämpökapasiteetti.
  • ΔT on sisääntulon ja ulostulon välinen lämpötilaero.

Näihin laskelmiin on tehtävä muutoksia käymisen asteikon ja järjestelmän rakenteen perusteella, jotta varmistetaan tehokas lämmönpoisto ja prosessin stabiilius.