Um biorreator é um dispositivo que permite reações biológicas. Os biorreatores possuem biorreator de células vegetais, biorreator de algas, biorreator de células de mamíferos, etc. Se o produto deve ser bem fermentado, os parâmetros do processo devem ser rigorosamente controlados. Hoje falaremos sobre controle de temperatura e controle de valor de PH.
1. Controle de temperatura do biorreator
A temperatura do biorreator afetará a velocidade da reação enzimática e a solubilidade do oxigênio no meio de cultura durante o processo de fermentação, que está intimamente relacionado ao crescimento das bactérias, à síntese de antibióticos e ao oxigênio dissolvido. O controle de temperatura do biorreator inclui principalmente o controle de aquecimento e resfriamento. A capacidade de aquecimento é calculada pelo processo. A capacidade de resfriamento refere-se à capacidade de resfriamento necessária após o aquecimento ou esterilização e sob o tempo de resfriamento especificado.
O controle de temperatura do biorreator consiste em um aquecedor e uma válvula solenóide de água de resfriamento. Quando a temperatura no tanque de fermentação for inferior (ou superior) a um determinado valor definido, o sistema ligará automaticamente o aquecedor (ou válvula solenóide da água de resfriamento).
Somente calculando o comprimento da tubulação, pressão média e perda de pressão, o diâmetro do tubo de troca de calor pode ser determinado e, em seguida, o diâmetro da válvula de controle pode ser determinado. O diâmetro da válvula de controle é baseado na flutuação de controle da temperatura da cultura como parâmetro principal. Se a quantidade de flutuação de controle da temperatura da cultura for usada como parâmetro para calcular, o grau de abertura de 60% a 80% pode ser definido como um valor estável. Para levar em consideração o tempo de aquecimento da esterilização, o valor pode ser menor e a flutuação do controle de temperatura da cultura será maior.
Em um sistema de controle de temperatura com camisa quente e fria, se os parâmetros do processo mencionados acima forem calculados adequadamente, o controle dos parâmetros é relativamente preciso e os parâmetros do processo podem ser obtidos pelo cálculo da curva ascendente ou pelo método empírico. No controle de temperatura do tanque que leva em consideração tanto o cultivo quanto a esterilização, é utilizado o controle automático PID, e a faixa de controle de flutuação da temperatura de cultivo é de ±0,1 °C.
2. Controle do valor de pH do biorreator
O pH do caldo de fermentação é um reflexo abrangente da acidez e alcalinidade de várias reações bioquímicas durante o processo de fermentação.
Existem duas formas de alimentação do valor de pH: adição em fluxo e adição gota a gota. O sistema de controle e alimentação de pH é composto principalmente por uma bomba peristáltica (ou outro sistema de transporte) e um sistema de pesagem.
Além do sistema de pesagem, esses sistemas de controle são muito afetados pela diferença de pressão entre os biofermentadores, incluindo as mudanças de pressão causadas pelo nível do líquido. O sistema de pesagem também é afetado pela flutuação do nível do líquido, por isso depende do tamanho do fermentador, da relação entre o diâmetro e a altura e o uso.
Atualmente, o dispositivo de controle de pH consiste em uma bomba peristáltica de adição de ácido e uma bomba peristáltica de adição de álcali. Quando o valor de pH é superior ao valor definido, o sistema inicia automaticamente a bomba peristáltica de adição de ácido e alimenta o líquido ácido ao tanque de fermentação de maneira proporcional ao tempo até o valor definido. Quando o pH for inferior ao valor definido, inicie a bomba peristáltica alcalina para ajuste.