O que é um tanque de fermentação? Áreas de utilização

Um tanque de fermentação, também chamado fermentador ou, consoante a função, tanque de maturação, é um reservatório fechado no qual microrganismos ou enzimas convertem um substrato num produto-alvo sob temperatura controlada e, em alguns processos, sob pressão e agitação controladas. A própria conversão (a levedura a transformar açúcar em álcool e CO₂, as bactérias lácticas a azedar o leite, uma cultura fúngica a produzir uma enzima) acontece porque o tanque mantém o ambiente biológico estável tempo suficiente para chegar à conclusão. O reservatório é, portanto, menos um contentor do que um equipamento de processo: a sua função é manter a temperatura, a mistura e, quando relevante, o gás dissolvido dentro da estreita faixa de que a cultura necessita.

Como o tanque mantém a fermentação sob controlo

A maioria das fermentações é exotérmica, pelo que a questão de design dominante é a remoção de calor, e não a sua adição. Uma camisa de arrefecimento, e em reservatórios maiores também serpentinas internas de arrefecimento, extraem o calor de reação e mantêm o lote na sua curva de temperatura; um aumento descontrolado de temperatura altera o perfil de subprodutos e pode matar a cultura diretamente. Quando o processo é aeróbio, um difusor introduz ar ou oxigénio estéril sob um agitador que o dispersa em bolhas finas sem cisalhar os organismos; as fermentações anaeróbias, pelo contrário, requerem um espaço de topo fechado com uma purga de CO₂ ou ligação a gás de cobertura. A agitação é ajustada de forma baixa e suave em comparação com um reator químico (o objetivo é uma distribuição uniforme de temperatura e nutrientes, não a intensidade de mistura mecânica) e as tomadas para sondas de temperatura, pH e oxigénio dissolvido permitem registar e ajustar o processo lote a lote.

Construção higiénica e limpabilidade

Como o produto se destina a uso alimentar, de bebidas ou farmacêutico, o tanque é construído para poder ser limpo e esterilizado entre lotes sem ser aberto. Os interiores são soldados e polidos a um acabamento higiénico, normalmente em aço inoxidável 304 ou 316L, com cantos internos arredondados, um fundo inclinado ou abaulado para uma drenagem completa, e acessórios selecionados para evitar zonas mortas onde o produto possa estagnar. As esferas de pulverização CIP (limpeza no local) e, em aplicações farmacêuticas e de algumas biotecnologias, as ligações SIP (esterilização no local) permitem limpar e esterilizar o reservatório no local entre lotes, o que é precisamente o que torna possíveis ciclos de produção curtos e repetíveis. Juntas, vedantes e acessórios de instrumentação são especificados segundo normas de grau alimentar ou farmacêutico, para que nada em contacto com o produto introduza contaminação.

Onde os tanques de fermentação são utilizados

A aplicação mais conhecida é a produção de cerveja e vinho, onde os tanques de fermentação e maturação determinam o carácter da cerveja ou do vinho final tanto quanto as matérias-primas. As lacticínios utilizam reservatórios mais pequenos, com controlo preciso da temperatura, para cultivar fermentos de iogurte, kefir e queijo. A biotecnologia industrial opera fermentadores muito maiores para cultivar organismos que produzem enzimas, aminoácidos, ácidos orgânicos e precursores de biocombustíveis, frequentemente com requisitos assépticos e de instrumentação mais rigorosos do que na indústria alimentar. A fermentação farmacêutica (antibióticos e, cada vez mais, produtos biológicos fabricados em biorreatores que partilham a mesma lógica de design de base) situa-se no extremo mais rigoroso, com requisitos de validação, documentação e contenção sobrepostos ao mesmo reservatório encamisado, agitado e lavável.

O tamanho e a configuração do reservatório variam tanto quanto as aplicações. Uma cervejeira artesanal pode operar vários fermentadores pequenos de lote único lado a lado para fermentar diferentes receitas em paralelo, enquanto uma unidade de biotecnologia opera mais frequentemente um pequeno número de grandes fermentadores ao longo de muitos lotes sucessivos do mesmo organismo. O que se mantém constante em toda essa gama é a lógica de design subjacente: um reservatório encamisado, agitado e lavável, dimensionado para manter um processo biológico definido na sua curva de temperatura e tempo prevista.

A Makfen projeta e fabrica tanques de fermentação e maturação em aço inoxidável de acordo com os requisitos higiénicos, térmicos e de agitação da cultura e do produto específicos, com a camisa, o agitador e os acessórios CIP/SIP dimensionados para o ciclo de lote previsto.