¿Cuál es la presión del aire en un fermentador biológico?

Rango habitual de la presión del aire en los fermentadores biológicos

En el proceso de fermentación biológica industrial, la presión del aire configurada influye directamente en el nivel de oxígeno disuelto y en la eficiencia metabólica de los microorganismos. Por lo general, la presión de entrada de aire en el fermentador se mantiene enDe 0,1 MPa a 0. 4 MPaEntre estos valores. Este rango de presión es capaz de vencer la resistencia estática del filtro de aire, de las válvulas de tubería y de la columna de líquido del caldo de fermentación, garantizando una distribución uniforme del aire estéril en el fondo del fermentador.

Factores clave que influyen en la configuración de la presión del aire

En la práctica, el valor específico de la presión del aire no es fijo, sino que debe ajustarse de manera dinámica en función de los siguientes factores:

• Relación altura-diámetro del fermentador y nivel del líquidoCuanto mayor es la altura del tanque, mayor es la presión hidrostática de la columna de líquido, y, por consiguiente, mayor debe ser la presión de entrada de aire requerida.
• Tipo de distribuidor de aire: Cuando se utilizan difusores de aireación de microporos o tubos anulares de una sola boquilla, sus respectivas pérdidas de carga son diferentes y afectan directamente la presión de suministro de aire requerida.
• Propiedades fisicoquímicas del caldo de fermentaciónA medida que avanza la fermentación, la concentración celular aumenta, la viscosidad del caldo de fermentación se eleva y la resistencia al ascenso de las burbujas se incrementa; por ello, puede ser necesario elevar ligeramente la presión del aire para mantener el oxígeno disuelto.
• Resistencia del filtro de desinfección: El aire debe someterse a un riguroso filtrado esterilizante antes de ingresar al fermentador; la resistencia inicial del elemento filtrante y la caída de presión tras su uso deben incluirse en el cálculo de la presión total requerida.

Aplicación fundamental del compresor de aire en los sistemas de suministro de aire para la fermentación

El compresor de aire constituye la fuente de energía del sistema de suministro de aire del fermentador, y su rendimiento determina directamente la estabilidad de la presión del aire y la calidad del mismo. En el ámbito de la fermentación biológica, la aplicación de los compresores de aire presenta las siguientes características:

• Tecnología de compresión sin aceitePara evitar que las partículas de aceite lubricante contaminen el caldo de fermentación, provocando la intoxicación microbiana o afectando la pureza del producto, se suele utilizar un compresor de aire sin aceite.
• Sistema de postprocesamiento perfectoEl aire comprimido debe pasar por un enfriador, un secador y filtros de alta precisión de múltiples etapas para eliminar la humedad, el aceite y las partículas, garantizando que el aire que ingresa al fermentador cumpla con los estándares de esterilidad y secado.
• Control de frecuencia variable a presión constanteLa demanda de caudal de aire varía considerablemente en las distintas fases de la fermentación. Los compresores de aire con control por variador de frecuencia pueden ajustar automáticamente su velocidad en función de la presión de la red, lo que garantiza una presión de aire constante y reduce de manera significativa el consumo energético.

Diagnóstico y mantenimiento de anomalías en la presión del aire

Durante la operación de fermentación, las fluctuaciones de la presión del aire pueden provocar anomalías en el oxígeno disuelto, lo que a su vez afecta el rendimiento. Las anomalías de presión más comunes y las direcciones típicas de diagnóstico incluyen:

• La presión de admisión es baja.Se deberá verificar especialmente si la capacidad de aire comprimido del compresor es insuficiente, si existen fugas en la red de distribución de aire y si el filtro esterilizador presenta una obstrucción grave debido a la acumulación de agua o de impurezas.
• La presión en el tanque es elevada.: Por lo general, se debe a una apertura insuficiente de la válvula de escape, a la obstrucción de la tubería de escape o a la acumulación de condensado en los gases de escape, lo que dificulta su evacuación; es necesario limpiar oportunamente el circuito de gases de escape y calibrar el sensor de presión.