El futuro de la producción eficiente y escalable

La fermentación en la industria de la biotecnología es un proceso que se ha utilizado durante muchos años para producir alimentos, como pan y bebidas alcohólicas, así como medicamentos. Sin embargo, ha habido un avance significativo en los sistemas de fermentación automática que han mejorado la eficiencia, la precisión y la escalabilidad. No importa si se trata de un proceso de preparación de medicamentos, conservación de alimentos o producción de biocombustibles, es definitivamente mejor que un proceso de fermentación natural, porque el entorno está controlado, por lo que la tasa de producción y la calidad son mayores.

En la actualidad, en este artículo se han discutido los diversos aspectos relacionados con la fermentación automática, incluidos los componentes de la fermentación automática, sus ventajas, sus usos en otras industrias y la importancia del monitoreo de la fermentación y los fermentadores para el proceso de fermentación ideal.

¿Qué es la fermentación automática?

La fermentación automática es el proceso de fermentación en el que se utiliza un sistema para controlar el proceso de fermentación. Se trata de sistemas automatizados para llevar a cabo el proceso de fermentación desde la etapa de inoculación hasta el momento de la cosecha sin necesidad de los servicios de un hombre. Otro tipo de tecnología de control de procesos comprende sensores, actuadores y algoritmos que garantizan que los parámetros de fermentación, como la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto y los nutrientes, sean ideales.

En la fermentación tradicional, es esencial y requiere mucho tiempo que los operadores controlen y modifiquen una serie de factores para permitir el crecimiento de microorganismos y la formación del producto deseado. En la fermentación automática, estas tareas se llevan a cabo mediante sistemas de software y hardware que aumentan la precisión y reducen la posibilidad de error. Por este motivo, se considera uno de los avances tecnológicos críticos en las industrias de producción a gran escala.

Componentes de un sistema de fermentación automático

1. Fermentador

El fermentador es el equipo más importante que se utiliza en cualquier proceso de fermentación. Se puede definir como un recipiente en el que se cultivan microorganismos como levaduras, bacterias u hongos para crear algún producto como etanol, antibióticos o enzimas respectivamente. En la fermentación automática, el fermentador está equipado con sofisticados indicadores y mecanismos de control para aspectos como la temperatura, el pH y el oxígeno disuelto, así como para condiciones que no son automáticas.

2. Seguimiento de la fermentación

Dado que la fermentación automática es una parte importante del proceso enzimático general, el proceso de monitoreo de la fermentación es de gran importancia. Los parámetros que se monitorean en el sistema incluyen:

• Temperatura: La temperatura es un factor importante que se debe controlar para favorecer el crecimiento de los microorganismos y la síntesis de los metabolitos requeridos. También tiene que ver con el hecho de que el uso de la automatización permite mantener una temperatura determinada.
• El nivel de pH: las bacterias solo pueden funcionar dentro de un determinado nivel de la escala de pH. Es un instrumento que se utiliza para regular el nivel de pH introduciendo una solución ácida o alcalina.
• Oxígeno disuelto (OD): El oxígeno disuelto es importante en los procesos de fermentación aeróbica, ya que es necesario para los procesos. Se utiliza para regular el nivel de OD y el flujo de aire fresco para garantizar un suministro adecuado de oxígeno dentro del sistema.
• Concentración de nutrientes: Los azúcares, las fuentes de nitrógeno y otros promotores del crecimiento se mantienen y regulan bien en las fermentaciones automáticas, ya que el crecimiento microbiano requerirá concentraciones de nutrientes específicas para prosperar y producir el producto de manera obligatoria.

3. Sistemas de control y software

Por ello, el uso de sistemas de control y software de control resulta fundamental en la fermentación automática, ya que recoge información de varios sensores y controla los parámetros del proceso en función de la información recopilada. Las interfaces de control modernas permiten al operador observar todo el proceso a la vez desde la sala de control central, que puede estar ubicada lejos del proceso. También pueden registrar el proceso de fermentación durante un tiempo para analizarlo más tarde y perfeccionar los ciclos posteriores.

Beneficios de la fermentación automática

1. Mayor eficiencia

La primera ventaja de la fermentación automática es que se ejecuta con rapidez. Mediante el monitoreo de la fermentación y el control de los parámetros críticos del sistema, es posible lograr ajustes automáticos en caso de desviaciones. Entre ellos, se incluyen mayores tasas de fermentación, mayores eficiencias de conversión y menor uso de energía. Como no es necesario que alguien cumpla con varios niveles de calificación para ajustar el proceso manualmente, se continúa indefinidamente, lo que aumenta el rendimiento.

2. Consistencia y control de calidad

Uno de los problemas que se han detectado en el proceso de fermentación tradicional es la variación de lote a lote. Existen factores como las diferencias de temperatura, las diferencias en la concentración de nutrientes o incluso los errores de los trabajadores. Esto significa que con la fermentación automática, al ser todas las condiciones iguales, el producto se procesa con los mismos parámetros en cada lote. Esto hace que sea más fácil garantizar que cada lote de productos sea tan estándar como el otro, ya que el control de calidad es vital para industrias como la producción de medicamentos y alimentos.

3. Reducción de los costes laborales

La intensidad de la mano de obra se reduce con el uso de la automatización en los procesos de fermentación. Sin embargo, aún se requiere que los operadores supervisen el proceso, aunque la mayoría de las manipulaciones las realiza el sistema automático. Esto minimiza el costo directo de la mano de obra y ayuda a los empleados a ser más efectivos en la solución de problemas y la realización de tareas de mantenimiento, entre otras tareas de alto nivel.

4. Mayor escalabilidad

Otra ventaja es la posibilidad de escalar los sistemas existentes. fermentación automática Los procesos de fermentación tradicionales suelen ser difíciles de escalar, ya que la mayoría de ellos dependen del trabajo manual y del monitoreo constante de la fermentación. Por otro lado, en lo que respecta al escalamiento, el proceso de fermentación automática es fácil en comparación con el manual. También explica cómo se pueden incorporar fermentadores más grandes al sistema con cambios mínimos que forman la base del problema, brindando la flexibilidad que requieren las empresas para cumplir con los crecientes requisitos de producción sin comprometer la calidad.

5. Perspectivas basadas en datos

Los sistemas de control y monitorización de la fermentación ponen a disposición de las empresas diversos tipos de datos. A partir de estos datos, las empresas podrán mejorar los procesos de fermentación en términos de eficiencia, rendimiento y calidad del producto. También pueden utilizarse para la resolución de problemas, ya que permiten a los operadores descubrir los problemas y sus causas.

Aplicaciones de la fermentación automática

1. Producción farmacéutica

El funcionamiento de la industria farmacéutica depende en gran medida de la fermentación automática que se utiliza en la producción de productos biológicos como vacunas, antibióticos y hormonas. Por ejemplo, la producción de insulina u hormona de crecimiento humana requiere bacterias o cepas de levadura modificadas genéticamente, que se cultivan en fermentadores controlados. Este es un proceso importante que controla la temperatura, el pH y la concentración de nutrientes necesarios durante todo el proceso de fermentación para producir productos estándar y de alta calidad.

2. Industria de alimentos y bebidas

La fermentación automática tiene muchos usos en el proceso de producción de alimentos y bebidas. Algunos de los productos incluyen cerveza, vino, yogur y quesos, y todos se elaboran mediante el proceso de fermentación. En estos casos, los fermentadores se utilizan para permitir que la levadura o las bacterias crezcan y actúen sobre las materias primas, convirtiéndolas en sus productos finales. Es un proceso que observa de cerca las condiciones del entorno durante todo el proceso de fermentación para lograr el nivel requerido de calidad del producto.

3. Producción de biocombustibles

El etanol y el biodiesel son algunos de los biocombustibles más populares que se producen mediante fermentación microbiana. Los sistemas de fermentación sostenibles ayudan a proporcionar un entorno óptimo para los microorganismos con el fin de fermentar materias primas como el maíz o la caña de azúcar para producir biocombustibles. La fermentación automática permite producir biocombustibles a nivel comercial y, al mismo tiempo, obtener altos rendimientos y calidad.

4. Tratamiento de aguas residuales

La otra aplicación de la fermentación es en el tratamiento de aguas residuales, ya que es habitual el uso de microorganismos en la descomposición de compuestos orgánicos. En las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, existen procesos de fermentación controlados por máquinas como una forma de mejorar el rendimiento de los microbios en los procesos. La aplicación de fermentadores en este contexto es aconsejable para ayudar a que el crecimiento microbiano se encuentre en el estado más deseable y ayudar a que el proceso de tratamiento de las aguas residuales sea más eficaz.

Conclusión

La fermentación semiautomatizada ha revolucionado la producción de bienes en numerosos sectores, desde el farmacéutico hasta la producción de biocombustibles. Por lo tanto, la fermentación automática es una gran innovación para cualquier empresa que busque introducir cambios en la fermentación en términos de eficiencia, calidad y capacidad. En general, con capacidades mejoradas en el monitoreo de la fermentación y en los fermentadores, las industrias podrán producir productos de alta calidad, alcanzar mayores rendimientos de producción y reducir sus costos de producción.

Por tanto, la fermentación automática seguirá siendo central y eficaz en el futuro en la biotecnología, la industria alimentaria y las tecnologías energéticas. En lo que respecta a las industrias que participan en la implementación o modernización de los procesos de fermentación, Biografía de BaiLun Proporciona sistemas y soluciones avanzados que pueden satisfacer las necesidades de diversas industrias.