راکتور فرمانتور

ویژگی‌های راکتور فرمانتور

راکتور فرمانتور دستگاهی تخصصی برای فرآیندهای تخمیری است که با ویژگی‌های زیر طراحی و ساخته می‌شود:

• قابلیت انجام فرآیندهای هوازی (aerobic) و بی‌هوازی (anaerobic) با تأمین دقیق گازهای مورد نیاز
• پشتیبانی از انواع عملیات batch (دسته‌ای)، fed-batch (تغذیه تدریجی) و continuous (پیوسته) برای انعطاف‌پذیری در تولید
• کنترل دقیق و خودکار پارامترهای کلیدی فرآیند شامل دما، pH، اکسیژن محلول، سطح پرشدگی، مواد مغذی و تشکیل کف از طریق سنسورهای پیشرفته
• سیستم ثبت و نظارت داده‌ها با اتصال به واحد کنترل مرکزی (SPS) برای مدیریت هوشمند و ثبت روند فرآیند
• امکان CIP (تمیزکاری در محل) و SIP (استریلیزاسیون در محل) برای حفظ شرایط کاملاً آسپتیک و بهداشتی
• ماژول گازدهی مجهز به فیلتر استریل جهت جلوگیری از آلودگی و تأمین اکسیژن یا گازهای دیگر
• ادغام کامل با سیستم‌های upstream (تهیه و استریل محیط کشت، مخلوط کردن) و downstream (جداسازی، فیلتراسیون، خالص‌سازی)
• قابلیت مقیاس‌پذیری عالی (scale-up) از مقیاس آزمایشگاهی کوچک تا ظرفیت‌های صنعتی چند هزار لیتری بدون تغییر اساسی در رفتار فرآیند
• راندمان بالا در کاربردهای تصفیه فاضلاب با تجزیه ۸۰ تا ۹۰ درصدی مواد آلی و تولید همزمان بیوگاز (متان و دی‌اکسید کربن)
• طراحی مقاوم در برابر شرایط عملیاتی سخت (دما، فشار، اسیدیته و مواد شیمیایی) برای طول عمر طولانی و ایمنی فرآیند

طراحی راکتور فرمانتور

طراحی فرمانتورها بر پایه اصول بهداشتی و مقاوم‌سازی در برابر شرایط فرآیند استوار است. این دستگاه معمولاً شامل یک مخزن اصلی استوانه‌ای عمودی از جنس استیل ضدزنگ با انتهای توريسفريکال یا اليپسويدال است که جکت خارجی برای گرمایش و سرمایش یکنواخت (همراه با حلقه‌های تقویتی برای گردش بهتر رسانه) روی آن قرار دارد.

سیستم همزن (agitator) با انواع مختلف مانند Anchor، Turbine، MIG، Hydrofoil، Propeller، Helical و Contra Mixer برای اختلاط مناسب محیط کشت استفاده می‌شود. مبدل حرارتی، ماژول گازدهی، فیلتر استریل و سنسورهای اندازه‌گیری سطح، اکسیژن، pH، دما، مواد مغذی و کف نیز بخشی از ساختار هستند.

ویژگی های انواع راکتور فرمانتور

در مدل‌های مخروطی (conical)، بدنه مخروطی پایین برای ته‌نشینی رسوبات و مخمر طراحی شده و دارای دریچه تخلیه پایین (ball valve) و بازوی racking قابل تنظیم برای نمونه‌برداری و انتقال آسان است. در کاربردهای تصفیه فاضلاب، مخزن اغلب از فولاد یا بتن عایق‌بندی‌شده ساخته شده و مجهز به سیستم‌های همزن یا گازدهی برای میکسینگ، سیستم گرمایشی برای کنترل دما (mesophilic یا thermophilic) و مدیریت گاز برای جمع‌آوری و تصفیه بیوگاز است. انواع خاص مانند UASB (جریان از پایین به بالا با لایه لجن گرانوله، زمان ماند هیدرولیکی ۶ تا ۱۲ ساعت) و EGSB (سرعت بالاتر، زمان ماند ۱ تا ۶ ساعت و بار آلی بیشتر) برای فرآیندهای بی‌هوازی فاضلاب رایج هستند.

اجزای سازنده فرمانتور

• مخزن اصلی استیل ضدزنگ (یا بتن در کاربردهای فاضلاب) با شکل استوانه‌ای عمودی و انتهای توريسفريکال/اليپسويدال
• جکت خارجی برای گردش رسانه گرمایشی/سرمایشی همراه با حلقه‌های تقویتی
• سیستم همزن با انواع پره (Anchor، Turbine، MIG، Hydrofoil، Propeller، Helical، Contra Mixer)
• مبدل حرارتی و سیستم کنترل دما
• ماژول گازدهی برای تأمین گاز فرآیند
• فیلتر استریل برای حفظ شرایط آسپتیک
• سنسورها و مبدل‌های اندازه‌گیری (سطح پرشدگی، اکسیژن محلول، pH، دما، مواد مغذی، کف)
• شیرهای تخلیه پایین، بازوی racking قابل تنظیم (در مدل‌های مخروطی)
• درپوش با واشر سیلیکونی، گیره‌های محکم و stopper برای آب‌بندی
• پایه‌های لاستیکی و نشان‌گذاری‌های حجمی برای اندازه‌گیری دقیق
• سیستم مدیریت گاز (جمع‌آوری، خشک کردن، desulphurization) در فرمانتورهای بیوگاز

مواد ساخت راکتور فرمانتور

مواد اصلی شامل فولاد ضدزنگ (SS316، SS304، SS316L، SS304L، SS904)، Hastelloy، Duplex، Inconel، Monel، PTC، روکش لاستیکی، FRP، Halar و سرب است. فولاد ضدزنگ به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی اسیدها، بازها، مواد شیمیایی، دوام بالا و سهولت تمیزکاری و استریلیزاسیون، رایج‌ترین انتخاب است. در کاربردهای فاضلاب، از فولاد یا بتن عایق‌بندی‌شده با مقاومت به خوردگی بیوگاز استفاده می‌شود.

کاربردهای فرمانتور

• صنایع غذایی: تولید کشت‌های باکتریایی برای ماست، کلم ترش، میسو، پنیر، دوغ؛ تخمیر شراب، تنباکو، چای، کاکائو، سرکه؛ تولید آبجو در مخازن استوانه‌ای-مخروطی
• دارویی: تولید آنتی‌بیوتیک‌ها (مانند پنی‌سیلین)، انسولین، اسید هیالورونیک، واکسن‌ها
• شیمیایی و رنگ: مخلوط کردن و واکنش‌های شیمیایی در فاز مایع، تولید بیوپلاستیک‌ها و بیوسوخت‌ها
• زیست‌فناوری: تحقیق روی سلول‌های بنیادی و ژن‌درمانی
• تصفیه فاضلاب: فرآیندهای anaerobic برای پایدارسازی فاضلاب ارگانیک با بار بالا (CSB> ۱۰,۰۰۰ mg/l)، تولید بیوگاز از بقایای کشاورزی و زباله‌های ارگانیک، کاهش حجم لجن در صنایع غذایی، شیمیایی و نیروگاه‌های بیوگاز