Fermenteringsprosessene krever effektiv styring av masse- og varmeoverføring for å sikre optimal mikrobiell aktivitet og produktutbytte. Skalering av disse prosessene fra laboratorium til industriell skala innebærer nøyaktige beregninger for å opprettholde effektivitet og sikkerhet. Denne artikkelen gir praktisk veiledning om å utføre disse beregningene for vellykket skalering.

Masseoverføring i Fermentation

Masseoverføring innebærer bevegelse av næringsstoffer, gasser og avfallsprodukter i gjæringssystemet. Korrekt beregning sikrer at mikroorganismer mottar tilstrekkelige næringsstoffer og oksygen mens de fjerner inhiberende stoffer.

Beregner oksygenoverføringshastighet (OTR)

Oksygenoverføringshastigheten er kritisk for aerob gjæringer. Det kan anslås ved hjelp av den volumtrisk oksygenoverføringskoeffisient (kLa) og den oppløste oksygenkonsentrasjonsforskjellen:

OTR = kLa × (C* - C)]

Hvor:

  • C* er metningskonsentrasjonen av oksygen.
  • C er den faktiske oppløste oksygenkonsentrasjonen.

Varmeoverføring i Fermentasjon

Å administrere varme er viktig for å hindre temperatursvingninger som kan påvirke mikrobiell aktivitet. Beregninger fokuserer på varmefjerningskapasiteten i systemet og den varme som genereres under gjæring.

Beregner varmefjerning

Varmefjerningshastigheten (Q) kan anslås ved:

]Q = m × Cp × ΔT

Hvor:

  • ]m er massen av kjølevæske.
  • Cp er den spesifikke varmekapasiteten.
  • ΔT er temperaturforskjellen mellom innløp og utløp.

Justeringer til disse beregningene er nødvendige basert på gjæringsskala og systemdesign for å sikre effektiv varmefjerning og prosessstabilitet.