Будущее эффективного и масштабируемого производства

Ферментация в биотехнологической промышленности — это процесс, который используется уже много лет для производства продуктов питания, включая хлеб и алкогольные напитки, а также лекарства. Однако, был достигнут значительный прогресс в области автоматических систем ферментации, которые повысили эффективность, точность и масштабируемость. Независимо от того, идет ли речь о процессе приготовления лекарств, консервирования продуктов питания или производства биотоплива, он определенно лучше, чем естественный процесс ферментации, поскольку окружающая среда контролируется, поэтому производительность и качество выше.

В настоящее время в данной статье обсуждаются различные аспекты, связанные с автоматической ферментацией, включая компоненты автоматической ферментации, ее преимущества, ее применение в других отраслях промышленности, а также важность мониторинга ферментации и ферментеров для идеального процесса ферментации.

Что такое автоматическая ферментация?

Автоматическая ферментация — это процесс ферментации, в котором используется система для управления процессом ферментации. Это автоматизированные системы для проведения процесса ферментации от стадии инокуляции до времени сбора урожая без необходимости в услугах человека. Другой тип технологии управления процессом включает датчики, исполнительные механизмы и алгоритмы, которые гарантируют, что параметры ферментации, такие как температура, pH, растворенный кислород и питательные вещества, являются идеальными.

При традиционной ферментации операторам необходимо контролировать и изменять ряд факторов, чтобы обеспечить рост микроорганизмов и образование желаемого продукта, что требует много времени. При автоматической ферментации эти задачи выполняются программными и аппаратными системами, что повышает точность и снижает вероятность ошибок. Вот почему это считается одним из важнейших технологических достижений в крупномасштабном производстве.

Компоненты автоматической системы ферментации

1. Ферментер

Ферментер — самое важное оборудование, используемое в любом процессе ферментации. Его можно определить как емкость, в которой выращиваются микроорганизмы, такие как дрожжи, бактерии или грибки, чтобы создать какой-либо продукт, такой как этанол, антибиотики или ферменты соответственно. При автоматической ферментации ферментер оснащен сложными индикаторами и механизмами контроля таких аспектов, как температура, pH и растворенный кислород, а также условий, которые не являются автоматическими.

2. Мониторинг ферментации

Поскольку автоматическая ферментация является важной частью общего ферментативного процесса, процесс мониторинга ферментации имеет большое значение. Параметры, которые контролируются в системе, включают:

• Температура: Температура является важным фактором, который следует контролировать, чтобы способствовать росту микроорганизмов и синтезу необходимых метаболитов. Это также связано с тем, что использование автоматизации позволяет поддерживать заданную температуру.
• Уровень pH: Бактерии могут функционировать только в пределах определенного уровня шкалы pH. Это инструмент, который используется для регулирования уровня pH путем введения раствора кислоты или щелочи.
• Растворенный кислород (DO): Растворенный кислород важен в процессах аэробной ферментации, поскольку он требуется в этих процессах. Он используется для регулирования уровня DO и потока свежего воздуха для обеспечения надлежащего снабжения кислородом в системе.
• Концентрация питательных веществ: сахара, источники азота и другие стимуляторы роста хорошо поддерживаются и регулируются в автоматических ферментациях, поскольку для роста микроорганизмов требуются определенные концентрации питательных веществ, чтобы они могли активно развиваться и производить продукт.

3. Системы управления и программное обеспечение

Таким образом, использование систем управления и программного обеспечения управления имеет решающее значение в автоматической ферментации. Оно собирает информацию с нескольких датчиков и управляет параметрами процесса в ответ на собранную информацию. Современные интерфейсы управления позволяют оператору наблюдать за всем процессом одновременно из центральной диспетчерской, которая может находиться далеко от процесса. Они также могут записывать процесс ферментации в течение некоторого времени, чтобы проанализировать его позже, чтобы усовершенствовать последующие циклы.

Преимущества автоматической ферментации

1. Повышение эффективности

Первое преимущество автоматической ферментации заключается в том, что она выполняется быстро. Благодаря мониторингу ферментации и контролю критических параметров системы становится возможным добиться автоматической корректировки в случае отклонений. К ним относятся повышенные скорости ферментации, повышенная эффективность преобразования и сниженное потребление энергии. Поскольку не требуется, чтобы кто-то соответствовал нескольким уровням квалификации, чтобы всегда вручную корректировать процесс, он продолжается и продолжается, тем самым увеличивая производительность.

2. Последовательность и контроль качества

Одной из проблем, которая была реализована в традиционном процессе ферментации, является проблема вариации от партии к партии. Существуют такие факторы, как разница в температуре, разница в концентрации питательных веществ или даже ошибки рабочих. Это означает, что при автоматической ферментации, при всех равных условиях, продукт обрабатывается по тем же параметрам в каждой партии. Это облегчает обеспечение того, чтобы каждая партия продуктов была такой же стандартной, как и другая, поскольку контроль качества имеет жизненно важное значение для таких отраслей, как производство лекарств и продуктов питания.

3. Сокращение затрат на рабочую силу

Интенсивность труда снижается за счет использования автоматизации в процессах ферментации. Однако операторы по-прежнему должны контролировать процесс, хотя большинство манипуляций выполняются автоматической системой. Это минимизирует прямые затраты на рабочую силу и помогает сотрудникам эффективнее решать проблемы, выполнять техническое обслуживание и другие высокоуровневые задачи.

4. Улучшенная масштабируемость

Еще одним преимуществом является возможность масштабирования существующего автоматическая ферментация системы. Традиционные процессы ферментации обычно трудно масштабировать, поскольку большинство из них основаны на ручном труде и постоянном контроле ферментации. С другой стороны, что касается масштабирования, процесс автоматической ферментации проще по сравнению с ручной. Это также объясняет, как более крупные ферментеры могут быть включены в систему с минимальными изменениями, которые составляют основу проблемы, обеспечивая гибкость, которая требуется фирмам для удовлетворения растущих производственных требований без ущерба для качества.

5. Инсайты на основе данных

Системы мониторинга и контроля ферментации, таким образом, предоставляют компаниям различные типы данных. Используя эти данные, предприятия смогут улучшить процессы ферментации за счет эффективности, выхода и качества продукции. Их также можно использовать для устранения неполадок, поскольку они позволяют операторам выявлять любые проблемы и их основные причины, которые могут возникнуть.

Применение автоматической ферментации

1. Фармацевтическое производство

Работа фармацевтической промышленности в значительной степени зависит от автоматической ферментации, используемой при производстве биологических продуктов, таких как вакцины, антибиотики и гормоны. Например, для производства инсулина или гормона роста человека требуются генетически модифицированные бактерии или штамм дрожжей, которые выращиваются в контролируемых ферментерах. Это важный процесс, который проверяет требуемую температуру, pH и концентрацию питательных веществ на протяжении всего процесса ферментации для производства высококачественных и стандартных продуктов.

2. Пищевая промышленность и производство напитков

Автоматическая ферментация имеет множество применений в процессе производства продуктов питания и напитков. Некоторые продукты включают пиво, вино, йогурт и сыры, и все они производятся посредством процесса ферментации. В этих случаях ферментеры применяются для того, чтобы дрожжи или бактерии могли расти и воздействовать на сырье, превращая его в конечные продукты. Это процесс, который внимательно следит за состоянием окружающей среды на протяжении всего процесса ферментации, чтобы достичь требуемого уровня качества продукта.

3. Производство биотоплива

Этанол и биодизель — некоторые из популярных видов биотоплива, которые производятся путем микробной ферментации. Устойчивые системы ферментации помогают обеспечить оптимальную среду для микроорганизмов, чтобы ферментировать сырье, такое как кукуруза или сахарный тростник, для получения биотоплива. Автоматическая ферментация позволяет производить биотопливо на коммерческом уровне и в то же время получать высокие урожаи и качество.

4. Очистка сточных вод

Другое применение ферментации — очистка сточных вод, поскольку использование микроорганизмов для расщепления органических соединений является обычным. На объектах по очистке сточных вод существуют машинно-управляемые процессы ферментации как способ повышения производительности микробов в процессах. Применение ферментеров в этом контексте целесообразно для того, чтобы помочь микробному росту достичь наиболее желаемого состояния и сделать процесс очистки сточных вод более эффективным.

Заключение

Полуавтоматическая ферментация произвела революцию в производстве товаров во многих секторах, от фармацевтики до производства биотоплива. Таким образом, автоматическая ферментация является большой инновацией для любого бизнеса, который стремится внести некоторые изменения в ферментацию с точки зрения эффективности, качества и производительности. В целом, с улучшенными возможностями мониторинга ферментации и ферментеров, отрасли смогут производить высококачественную продукцию, достигать более высоких выходов продукции, а также снижать свои производственные затраты.

Таким образом, автоматическая ферментация будет оставаться центральной и эффективной в будущем в биотехнологии, пищевой промышленности и энергетических технологиях. Когда речь идет об отраслях, которые вовлечены во внедрение или модернизацию процессов ферментации, БайЛун Био предоставляет передовые системы и решения, которые могут быть полезны для ряда отраслей.