Cellulaire landbouwsystemen: upstreamverwerking
De bioreactor is het hart van elk cellulair landbouwproces. Hier worden de oorspronkelijke grondstoffen omgezet in waardevolle producten. Bioreactoren moeten systemen hebben om parameters als temperatuur, pH, zuurstof en steriliteit te regelen om de groei van de micro-organismen te vergemakkelijken. Aangezien elk micro-organisme zijn eigen specifieke omstandigheden bevordert, moet het ontwerp van de bioreactor worden afgestemd op de micro-organismen die in het proces worden gebruikt om de opbrengst en de productkwaliteit te maximaliseren.
Alfa Laval heeft ruime ervaring in het ontwerpen van bioreactoren en kan op maat gemaakte bioreactoren leveren voor alle soorten fermentatieprocessen en toepassingen, ongeacht het gebruikte type micro-organisme.
We kunnen zaadfermentoren en primaire fermentoren voorzien van:
- Roeren: de inhoud van de bioreactor moet op elk moment grondig worden gemengd om te zorgen voor een gelijkmatige verdeling van voedingsstoffen en gas over elke cel in de bioreactor. Bovendien is roeren nodig om ervoor te zorgen dat er geen ophopingen zijn met te hoge/lage temperaturen of pH-waarden. Het creëren van de optimaal roeren is een kritische ontwerptaak, maar tegelijkertijd moet men ervoor zorgen dat de schuifspanning op de cellen niet te hoog is.
- Gastoevoer: of het nu zuurstof of een ander gas is, het is van cruciaal belang om spoelsystemen te ontwerpen die een optimale overdracht van het gas uit de bellen naar het kweekmedium garanderen, zodat het toegankelijk wordt voor de micro-organismen. Het is ook belangrijk de binnenkomende gassen te filteren om de steriliteit te waarborgen.
- Inoculatie: elke bioreactie (fermentatie) begint met de inoculatie. Inoculatie is het inbrengen van een voorcultuur met cellen uit een zaadfermentor of een schudkolf. Het is van het grootste belang dat de omstandigheden tijdens het enten steriel blijven, omdat anders de hele fermentatiebatch verloren gaat.
- Toevoeging van voedingsstoffen: er zijn veel bioreacties waarbij tijdens het fermentatieproces extra voedingsstoffen worden toegevoegd aan het aanvankelijke fermentatiemedium. Dit maakt langere reacties mogelijk, maar men moet er ook voor zorgen dat de ingebrachte voedingsstoffen steriel zijn. Daarom moet de bioreactor worden ontworpen met goede sterilisatiesystemen, met behulp van steriele filters of warmte, om ervoor te zorgen dat de voedingsstoffen geen vreemde cellen introduceren.
- Sterilisatie: voordat de bioreactie begint, moet de bioreactor grondig worden gesteriliseerd. Dit gebeurt meestal door stoom in de bioreactor te injecteren en de temperatuur gedurende een bepaalde tijd hoog te houden.
- Bemonstering: zelfs bij zoiets eenvoudigs als bemonstering is oplettendheid geboden, omdat hierdoor vreemde cellen in de kweek kunnen worden gebracht die de hele partij kunnen besmetten. Daarom moet de bioreactor worden ontworpen met goede bemonsteringssystemen waarmee de gebruikers monsters kunnen nemen zonder risico op verontreiniging van de cultuur.
- Behandeling van de uitlaat: gespoelde gassen die niet worden geabsorbeerd, moeten uit de bioreactor worden afgevoerd om te voorkomen dat de druk toeneemt. Het afvoersysteem moet worden uitgerust met filters die het overtollige gas kunnen afvoeren, terwijl de steriliteit behouden blijft.
- Temperatuurregeling: de micro-organismen produceren warmte terwijl zij groeien, en de overtollige warmte wordt gewoonlijk afgevoerd door koelwater in een mantel rond de bioreactor te laten circuleren om een optimale temperatuur te handhaven.
Alle fermentoren van Alfa Laval voldoen aan de strengste hygiënenormen om een succesvol fermentatie/bioreactieproces te garanderen.
