Fermenteringsprocesser kräver effektiv hantering av mass- och värmeöverföring för att säkerställa optimal mikrobiell aktivitet och produktutbyte. Att skala upp dessa processer från laboratorium till industriell skala innebär exakta beräkningar för att upprätthålla effektivitet och säkerhet. Denna artikel ger praktisk vägledning om att utföra dessa beräkningar för framgångsrik uppskala.

Massöverföring i jäsning

Massöverföring innebär rörelse av näringsämnen, gaser och avfallsprodukter inom jäsningssystem. Korrekt beräkning säkerställer att mikroorganismer får tillräckliga näringsämnen och syre samtidigt som de avlägsnar hämmande ämnen.

Beräkna syreöverföringshastighet (OTR)

Syreöverföringshastigheten är avgörande för aeroba fermentationer. Det kan uppskattas med hjälp av den volymiska syreöverföringskoefficienten (kLa) och den upplösta syrekoncentrationsskillnaden:

]OTR = kLa × (C* - C)[]

Var:

  • ]][] är mättnadskoncentrationen av syre.
  • ]][]] är den faktiska upplösta syrekoncentrationen.

Värmeöverföring i jäsning

Hantera värme är viktigt för att förhindra temperaturfluktuationer som kan påverka mikrobiell aktivitet. Beräkningarna fokuserar på värmeavlägsnande kapaciteten hos systemet och värmen som genereras under jäsning.

Beräkna värmeborttagning

Värmeborttagningsgraden (Q) kan beräknas med:

]Q = m × Cp × ΔT[]

Var:

  • ][]]] är massan av kylvätska.
  • ][]] är den specifika värmekapaciteten.
  • ΔT[]]] är temperaturskillnaden mellan inlopp och utlopp.

Justeringar av dessa beräkningar är nödvändiga baserat på jäsningsskala och systemdesign för att säkerställa effektiv värmeavlägsnande och processstabilitet.