Fermentador
Fermentación
Tanque de Fermentación
Modelo: Serie FMT
1. Descripción del producto
Un Tanque de Fermentación (Biorreactor) es el equipo central en los procesos de fermentación biológica: proporciona un entorno de crecimiento óptimo y controlado para que los microorganismos, las células o las enzimas sinteticen y acumulen productos metabólicos en las mejores condiciones. El tanque incorpora control preciso de temperatura, ajuste de pH, monitorización de oxígeno disuelto (OD), mezcla por agitación y sistemas de aireación estéril, lo que garantiza un funcionamiento estable en condiciones asépticas estrictas. Se emplea ampliamente en la industria farmacéutica (antibióticos, vacunas, proteínas recombinantes), alimentaria (yogur, salsa de soja, glutamato monosódico), química (ácidos orgánicos, preparados enzimáticos) y en biocombustibles (etanol, biogás), siendo un equipo indispensable para la industria biotecnológica moderna.
Características principales
- Diseño totalmente aséptico con esterilización SIP en línea a 121 °C/0,1 MPa que garantiza un entorno estéril
- Control preciso de temperatura ±0,2 °C, regulación PID, calefacción y refrigeración por camisa/serpentín
- Monitorización en línea del OD con control en cascada automático (velocidad/caudal de aire)
- Monitorización en línea del pH con dosificación automática de ácido/base
- Agitación con variador de frecuencia (VFD), velocidad ajustable de 50–800 rpm, adaptable a distintos procesos de fermentación
- Detección de espuma en línea y control automático de antiespumante
- Conforme a GMP/FDA, con registro de datos según 21 CFR Part 11
2. Principio de funcionamiento
Fermentación Microbiana
El tanque de fermentación proporciona condiciones de cultivo adecuadas (temperatura, pH, OD, nutrientes) para que los microorganismos se multipliquen y sinteticen los metabolitos deseados. El sistema de agitación divide el aire estéril en burbujas finas, aumentando la superficie de contacto gas-líquido y la velocidad de transferencia de oxígeno (OTR). Por la camisa o el serpentín circula agua de refrigeración o vapor para mantener la temperatura constante. El electrodo de pH monitoriza en tiempo real y dosifica automáticamente ácido o base. El sistema antiespumante detecta la espuma y añade antiespumante automáticamente para evitar el arrastre del caldo hacia la línea de escape.
Cultivo Celular
El cultivo de células animales o vegetales emplea un diseño de agitación de bajo cizallamiento (hélice marina, impulsor tipo oreja de elefante) para minimizar el daño mecánico a las células. En el cultivo con microportadores, las células se adhieren a la superficie de estos; la velocidad de agitación debe mantenerlos en suspensión uniforme sin dañar las células. En modo perfusión se aporta medio fresco de forma continua mientras se extrae un volumen igual de medio agotado mediante un dispositivo de retención celular, logrando cultivos de alta densidad.
Reacción Enzimática
Las enzimas libres o inmovilizadas catalizan la conversión del sustrato en producto dentro del tanque de fermentación (reactor enzimático). Las reacciones enzimáticas transcurren normalmente en condiciones suaves (temperatura y presión ambiente), con alta especificidad y mínimos subproductos. Las reacciones con enzimas libres utilizan la configuración de tanque agitado; las de enzimas inmovilizadas emplean lecho empacado o lecho fluidizado. La temperatura, el pH y la concentración de sustrato deben controlarse con precisión para mantener la actividad enzimática y la velocidad de reacción.
3. Clasificación del sistema
Según el Método de Agitación
1. Fermentador de agitación mecánica (estándar)
2. Fermentador air-lift
3. Fermentador autoaspirante
Por volumen
1. Tipo laboratorio (5–50 L)
2. Tipo piloto (50–500 L)
3. Tipo producción (500–500000 L)
Según la Aplicación
1. Fermentador microbiano
2. Biorreactor para cultivo de células animales
3. Biorreactor para cultivo de células vegetales
4. Reactor enzimático
4. Parámetros técnicos detallados
Parámetros básicos
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Modelo | FMT-5 / FMT-50 / FMT-500 / FMT-5000 / FMT-50000 |
| Volumen de trabajo | 5–50000L |
| Presión de trabajo | 0,05–0,15 MPa (diseño 0,3 MPa) |
| Temperatura de trabajo | 5–130 °C (cultivo/esterilización) |
| Velocidad de agitación | 50–800 rpm (VFD) |
| Caudal de aireación | 0,5–2,0 VVM |
| Rango de control de pH | 2.0–12.0 |
| Rango de OD | 0–100% |
Parámetros del Fermentador de Agitación Mecánica
| Modelo | Volumen(L) | Velocidad(rpm) | Caudal de aire(VVM) | Motor(kW) |
|---|---|---|---|---|
| FMT-5 | 3.5 | 50–800 | 0.5–2.0 | 0.37 |
| FMT-50 | 35 | 50–500 | 0.5–2.0 | 0.75 |
| FMT-500 | 350 | 50–300 | 0.5–1.5 | 3.0 |
| FMT-5000 | 3500 | 30–200 | 0.5–1.5 | 11 |
| FMT-50000 | 35000 | 20–150 | 0.3–1.0 | 55 |
Dimensiones
| Modelo | Diámetro(mm) | Altura del cuerpo(mm) | Altura total(mm) |
|---|---|---|---|
| FMT-5 | 150 | 300 | 800 |
| FMT-50 | 350 | 700 | 1500 |
| FMT-500 | 800 | 1600 | 3500 |
| FMT-5000 | 1800 | 3600 | 6500 |
| FMT-50000 | 4000 | 7000 | 12000 |
Propiedades de los Materiales
| Componente | Material | Descripción |
|---|---|---|
| Recipiente | SUS316L | Electropulido Ra≤0,4 μm, diseño aséptico |
| Camisa | SUS304 | Camisa completa/serpentín de medio tubo |
| Eje del agitador | SUS316L | Doble sello mecánico |
| Sellos | Silicona/EPDM/PTFE | Certificado FDA, -20–200 °C |
| Mirilla | Borosilicato | Presión nominal 0,3 MPa |
5. Selección de componentes principales
Cuerpo del recipiente
Acero inoxidable SUS316L, interior electropulido Ra≤0,4 μm, diseño sin zonas muertas. Relación H/D de 2:1 a 3:1 para un contacto gas-líquido óptimo. Incluye boca de hombre, registro de mano, mirilla y puerto de luz. SIP validado a 121 °C/30 min para garantizar el comportamiento aséptico.
Sistema de Agitación
Impulsores de varias etapas (turbina de disco/pala inclinada/hélice marina/oreja de elefante, opcionales), doble sello mecánico en el eje del agitador para mantener la esterilidad. Motor con variador de frecuencia, velocidad ajustable de 50–800 rpm. El tipo y la cantidad de impulsores se seleccionan según el proceso y el volumen del tanque.
Sistema de Aireación
El aire estéril pasa por un filtro hidrófobo de 0,22 μm antes de entrar por el anillo difusor o el tubo de orificio único situado en el fondo del tanque. Caudalímetro con control manual/automático. Los tanques grandes incorporan distribuidores de aire para una distribución uniforme de las burbujas. Escape con condensador y filtro de 0,22 μm.
Sistema de Control de Temperatura
Camisa o serpentín de medio tubo con agua de refrigeración/vapor, control PID con precisión de ±0,2 °C. Los tanques pequeños emplean refrigeración por camisa más calefacción eléctrica; los grandes combinan serpentín y camisa. Sensor de temperatura PT100, salida 4–20 mA. Opcional: enfriador o torre de refrigeración.
Sistema de control
Controlador PLC SIEMENS/AB, pantalla táctil HMI de 10–15 pulgadas. Monitorización en tiempo real de temperatura, pH, OD, velocidad, caudal de aire, nivel y espuma. Control automático PID con regulación en cascada. Gestión de recetas para más de 100 recetas de proceso. Registro de datos conforme a 21 CFR Part 11, integración SCADA.
6. Campos de aplicación típicos
Fermentación Farmacéutica
Antibióticos (penicilina, eritromicina, gentamicina), vacunas (inactivadas, recombinantes), proteínas recombinantes (insulina, interferón, anticuerpos monoclonales), aminoácidos (lisina, ácido glutámico), vitaminas (B12, precursor de la vitamina C)
Fermentación Alimentaria
Yogur y bebidas lácticas, salsa de soja, glutamato monosódico, cerveza y vino, inóculo líquido de hongos comestibles
Fermentación Química
Ácidos orgánicos (cítrico, láctico, itacónico), preparados enzimáticos (amilasa, proteasa, celulasa), bioplásticos (PHA, PLA), disolventes (acetona, butanol, etanol)
Biocombustibles
Etanol carburante, biodiésel (cultivo de microalgas), fermentación de biogás, fermentación de hidrógeno
7. Normas de diseño y certificaciones
Cumple las siguientes normas y certificaciones
1. GMP (Buenas Prácticas de Fabricación)
2. FDA 21 CFR Part 210/211
3. ASME BPE (Equipos de Bioprocesos)
4. ISO 9001 / ISO 14001
5. Certificación CE
6. GB 150-2011 Recipientes a presión
8. Configuraciones opcionales personalizadas
| Opción | Detalles |
|---|---|
| Volumen | 5/10/30/50/100/300/500/1000/3000/5000/10000/20000/50000 L |
| Tipo de impulsor | Turbina de disco/Pala inclinada/Marina/Oreja de elefante/Cinta |
| Sello del eje | Doble sello mecánico/Sello magnético |
| Control de temperatura | Camisa/Serpentín/Medio tubo/Calefacción eléctrica |
| Control de pH | Monitorización en línea + dosificación automática de ácido/base |
| Control de OD | Monitorización en línea + cascada velocidad/caudal de aire |
| Antiespumante | Sonda de conductividad + dosificación automática de antiespumante |
| Sistema de alimentación | Alimentación automática con bomba peristáltica de uno o varios canales |
| Muestreo | Válvula de muestreo estéril/Válvula de muestreo en línea |
| CIP/SIP | Limpieza CIP en línea/esterilización SIP en línea |
| Control | DCS manual/semiautomático/totalmente automático |
| Antiexplosión | Ex d IIB T4 (opcional) |
9. Términos de garantía
| Estado del equipo | Período de garantía | Alcance de la garantía |
|---|---|---|
| Equipo nuevo | 12meses | Tanque, sistema de agitación, control de temperatura, sistema de control, sensores |
| Equipo reacondicionado | 6meses | Sistema de agitación, sistema de control, sensores |
10. Embalaje y entrega
| Artículo | Método de embalaje |
|---|---|
| Unidad principal | Tratamiento antioxidante, envuelto en film plástico, caja de madera |
| Sensores e instrumentos | Embalaje individual antigolpes |
| Armario eléctrico | Protegido contra la humedad, embalaje individual |
| Documentos | Sellado en bolsa impermeable |
Plazo de entrega: equipos nuevos 90–180 días laborables (según volumen); reacondicionados 45–90 días laborables.
11. Información requerida para la consulta
Para recibir una cotización precisa, proporcione la siguiente información:
Tipo de organismo (bacterias/hongos/cultivos celulares)
Nombre del producto objetivo
Modo de fermentación (por lotes/alimentado/continuo)
Volumen de trabajo requerido (L)
Temperatura y presión de trabajo
Requisitos de velocidad de agitación
Requisitos de aireación
Requisitos de control de pH y OD
Requisitos de material (SUS304/SUS316L)
Requisitos de CIP/SIP
Preferencia de modo de control
Tensión y frecuencia locales
Requisitos antiexplosión
Preferencia de equipo: nuevo/reacondicionado
Rango de presupuesto y marca preferida
Condiciones de entrega y puerto de destino