Fermantasyon (mayalama) tankı nedir? Kullanım alanları

Fermantasyon tankı (prosese göre mayalama ya da olgunlaştırma tankı da denir) mikroorganizmaların ya da enzimlerin bir substratı kontrollü sıcaklıkta, bazı proseslerde kontrollü basınç ve karıştırma altında hedef ürüne dönüştürdüğü kapalı bir kaptır. Dönüşümün kendisi (mayanın şekeri alkol ve CO₂’ye çevirmesi, laktik bakterinin sütü ekşitmesi, bir mantar kültürünün enzim üretmesi) tankın biyolojik ortamı süreç tamamlanana kadar sabit tutmasıyla gerçekleşir. Dolayısıyla kap, bir muhafazadan çok bir proses ekipmanıdır: görevi sıcaklığı, karıştırmayı ve gerekiyorsa çözünmüş gazı kültürün ihtiyaç duyduğu dar aralıkta tutmaktır.

Tank fermantasyonu nasıl kontrol altında tutar

Fermantasyonların çoğu ekzotermiktir, bu yüzden tasarımda baskın soru ısı verme değil ısı atmadır. Ceketli soğutma, büyük tanklarda ayrıca iç soğutma serpantinleri, reaksiyon ısısını çeker ve batch’i sıcaklık eğrisinde tutar; kontrolsüz bir sıcaklık yükselişi yan ürün profilini değiştirir ve kültürü doğrudan öldürebilir. Proses aerobikse, bir sparger steril hava ya da oksijeni, organizmaları zedelemeden ince kabarcıklar halinde dağıtan bir karıştırıcının altına verir; anaerobik fermantasyonlar ise CO₂ tahliyesi ya da örtü gazı bağlantısı olan kapalı bir üst boşluk gerektirir. Karıştırma, bir kimyasal reaktöre kıyasla düşük ve yumuşak tutulur (amaç mekanik karıştırma yoğunluğu değil, eşit sıcaklık ve besin dağılımıdır) sıcaklık, pH ve çözünmüş oksijen için problar ise prosesin batch’ten batch’e kaydedilip ayarlanmasını sağlar.

Hijyenik imalat ve temizlenebilirlik

Ürün gıda, içecek ya da ilaç kullanımına gideceğinden, tank açılmadan batch’ler arasında temizlenip sterilize edilebilecek şekilde yapılır. İç yüzeyler genellikle 304 ya da 316L paslanmaz çelikten, hijyenik yüzey kalitesinde kaynaklanır ve parlatılır; iç köşeler yuvarlatılır, taban tam boşalma için eğimli ya da kubbeli yapılır, bağlantı elemanları ürünün durgunlaşabileceği ölü hacimleri önleyecek şekilde seçilir. CIP (yerinde temizleme) püskürtme başlıkları ve ilaç ile bazı biyoteknoloji uygulamalarında SIP (yerinde sterilizasyon) bağlantıları, kabın batch’ler arasında yerinde temizlenip sterilize edilmesini sağlar: kısa ve tekrarlanabilir üretim döngülerini mümkün kılan da budur. Contalar, keçeler ve enstrüman bağlantıları gıda ya da ilaç sınıfı standartlara göre belirlenir; böylece ürünle temas eden hiçbir parça kontaminasyona yol açmaz.

Fermantasyon tankları nerede kullanılır

En bilinen uygulama, bitmiş biranın ya da şarabın karakterini ham maddeler kadar belirleyen fermantasyon ve olgunlaştırma tanklarıyla bira ve şarap üretimidir. Mandıralar, yoğurt, kefir ve peynir mayası kültürlemek için daha küçük, hassas sıcaklık kontrollü kaplar kullanır. Endüstriyel biyoteknoloji, enzim, amino asit, organik asit ve biyoyakıt öncüllerini üreten organizmaları yetiştirmek için çok daha büyük fermentörler çalıştırır; genellikle gıda uygulamalarından daha sıkı aseptik ve enstrümantasyon gereksinimleriyle. İlaç fermantasyonu (antibiyotikler ve giderek aynı temel tasarım mantığını paylaşan biyoreaktörlerde üretilen biyolojik ürünler) en katı uçta yer alır; aynı ceketli, karıştırıcılı, temizlenebilir kabın üzerine validasyon, dokümantasyon ve izolasyon gereksinimleri eklenir.

Kap boyutu ve konfigürasyonu uygulama kadar geniş bir aralıkta değişir. Küçük ölçekli bir bira üreticisi, farklı reçeteleri paralel fermente edebilmek için yan yana birkaç küçük, tek batch’lik fermentör çalıştırabilirken, bir biyoteknoloji tesisi daha çok az sayıda büyük fermentörü aynı organizmanın birçok ardışık batch’i boyunca çalıştırır. Bu aralıkta sabit kalan şey, altta yatan tasarım mantığıdır: tanımlı bir biyolojik prosesi öngörülen sıcaklık ve süre eğrisinde tutacak şekilde boyutlandırılmış, ceketli, karıştırıcılı, temizlenebilir bir kap.

Makfen, fermantasyon ve mayalama tanklarını ilgili kültürün ve ürünün hijyen, ısıl ve karıştırma gereksinimlerine göre paslanmaz çelikten tasarlar ve üretir; ceket, karıştırıcı ve CIP/SIP bağlantıları öngörülen batch döngüsüne göre boyutlandırılır.