Serbatoi di fermentazione ed efficienza nella produzione alimentare e delle bevande

Una volta che un impianto ha stabilito un processo di fermentazione, il serbatoio in cui viene svolto diventa la singola leva più importante su produttività e coerenza del prodotto. Due linee che utilizzano la stessa coltura e la stessa ricetta possono produrre volumi settimanali molto diversi, e una variazione lotto-lotto molto diversa, semplicemente per il modo in cui il recipiente è costruito e strumentato. Per un produttore alimentare o di bevande che dimensiona nuova capacità o elimina un collo di bottiglia su una linea esistente, la questione dell’efficienza riguarda raramente la biologia: riguarda il tempo di ciclo, il controllo della temperatura e la ripetibilità.

Tempo di ciclo del lotto

Il tempo in cui un serbatoio non è disponibile tra un lotto e l’altro è capacità morta, quindi il tempo di ciclo è di solito il primo aspetto su cui intervenire. Ha due componenti: la fermentazione vera e propria, fissata dalla coltura e dalla ricetta, e il tempo di riavvio (svuotamento, pulizia, sterilizzazione e riempimento) fissato dal recipiente. Un sistema CIP dimensionato per il volume del serbatoio e una disposizione di sfere spray che raggiunge ogni superficie interna senza intervento manuale può ridurre il tempo di riavvio da ore a una frazione di questo, e poiché il tempo di riavvio è un costo fisso su ogni lotto, accorciarlo si somma sull’intero programma di produzione molto più di qualsiasi modifica al tempo di fermentazione stesso.

Precisione del controllo della temperatura e resa

La resa della fermentazione e il sapore o la coerenza del prodotto sono insolitamente sensibili a quanto rigorosamente viene mantenuta la temperatura, non solo a quale sia il setpoint. Una camicia con un’area di scambio termico adeguata e un circuito di glicole o acqua refrigerata ben regolato mantiene il lotto entro una banda stretta durante il picco esotermico della fermentazione, dove effettivamente ricade la maggior parte del carico termico; una camicia sottodimensionata o un anello di controllo che supera e oscilla intorno al setpoint produce variazione lotto-lotto anche quando la ricetta e il tasso di inoculo sono identici. Nelle linee multi-recipiente, adattare la capacità di scambio termico di ogni serbatoio allo stesso compito è ciò che rende i lotti paralleli intercambiabili anziché richiedere ciascuno una propria regolazione.

Strumentazione e ripetibilità

Un output ripetibile dipende dal sapere cosa è effettivamente accaduto nel serbatoio, non solo cosa era previsto. Sensori di temperatura, pressione e livello che alimentano un sistema di registrazione o SCADA permettono a un operatore di vedere una deviazione mentre si sviluppa anziché dopo il completamento del lotto, e costruiscono la cronologia dei record di lotto che consente a un impianto di correlare un problema di qualità a una specifica deviazione di processo invece di ipotizzare. Questa è tanto una questione di efficienza quanto di qualità: un serbatoio che segnala un agitatore bloccato o una valvola della camicia che non si è aperta salva un lotto che altrimenti andrebbe perso o dovrebbe essere rilavorato.

Dimensionamento in base al programma di produzione

Un serbatoio sovradimensionato per il lotto che elabora spreca utenze nel riempirlo e raffreddarlo; un serbatoio sottodimensionato rispetto alla domanda impone più lotti a settimana di quanti il programma di CIP e riavvio possa sostenere comodamente. La risposta giusta è raramente un singolo grande recipiente: diversi serbatoi correttamente dimensionati che eseguono lotti sfalsati offrono di solito a un impianto maggiore flessibilità per adeguare la produzione alla domanda, e permettono che la pulizia e la manutenzione di un serbatoio avvengano senza fermare la produzione sugli altri. Sfalsare i lotti su diversi recipienti più piccoli livella anche il carico sulle utenze condivise come l’acqua refrigerata e l’alimentazione CIP, che altrimenti dovrebbe essere dimensionata per la domanda di picco di un singolo grande serbatoio che completa il proprio ciclo di raffreddamento tutto in una volta.

Makfen progetta e realizza serbatoi di fermentazione con l’area della camicia, l’agitazione e la strumentazione specificate in base al tempo di ciclo obiettivo e al volume di lotto dell’impianto, in modo che una nuova linea sia dimensionata per la produttività che deve effettivamente fornire.