مخمرات صناعية

أنواع المُخمّرات الصناعية

المُخمّرات الصناعية هي كائنات حية تُستخدم لإجراء عملية التخمير على نطاق صناعي. تستخدم العديد من الصناعات أنواعًا مختلفة من المُخمّرات لإنتاج المواد الكيميائية، والمضادات الحيوية، والهرمونات، والفيتامينات، والإنزيمات، والمشروبات، وغيرها من المنتجات. تتوفر أنواع مختلفة من المُخمّرات الصناعية لإجراء عملية التخمير في ظروف مثالية.

المُخمّر على شكل قطرة هو نوع قياسي حيث تخضع الكائنات الحية للتخمير الهوائي. يتميز بقاعدة عريضة وقمة ضيقة. تم تصميم المُخمّر بهذه الطريقة لضمان تحرك محتوياته بشكل دائري. تساعد هذه الحركة على خلط الركيزة والكائن الحي الذي سيُحللها وتضمن وجود كمية كافية من الأكسجين لنمو الكائن الحي وإجراء عملية التخمير.

المُخمّر الأفقي هو نوع شائع آخر ذو شكل أسطواني. إنه طويل وأفقي. يتميز المُخمّر الأفقي بقاعدة مسطحة وقمة دائرية. يحتوي على مجاديف تدور لخلط الركيزة والكائنات الحية داخلها. يُعد المُخمّر الأفقي مناسبًا لعمليات التخمير الصلبة السائلة. إنه مثالي للصناعات التي تخمر المنتجات الزراعية لإنتاج مغذيات قيمة أو استجابة. يشمل ذلك الصناعات التي تنتج علف الحيوانات.

هناك نوع آخر من المُخمّرات شائع في العديد من الصناعات يُسمى المُخمّر الرأسي المُتحرك. تتنفس وتخمر العديد من الكائنات الحية داخل هذا المُخمّر. تخضع الكائنات الحية التي تحتاج إلى فصل عن المحلول للتخمير الصلب داخل المُخمّر الرأسي المُتحرك. يتميز بشكل أسطواني مع قاعدة عريضة وقمة ضيقة مثل المُخمّر على شكل قطرة. ومع ذلك، فإن ما يميزه هو أن المُخمّر الرأسي المُتحرك يحتوي على مُدير.

بالنسبة للتخمير على نطاق واسع، يُعد المُخمّر المُرفوع بالهواء خيارًا مثاليًا. يُعرف هذا المُخمّر أيضًا باسم المُفاعل الحيوي المُرفوع بالهواء. إنه مُخمّر شائع الاستخدام في الصناعات الكيميائية والغذائية. في المُخمّر المُرفوع بالهواء، يساعد أنبوب المسودة على دوران السائل. يتم دفع الهواء عبر مُوزّع لرفع السائل. تختلط العديد من المواد الكيميائية والمغذيات والغازات وتُنفذ عمليات مختلفة. وتشمل هذه العمليات القيمة للتخمير التي تعتمد عليها العديد من الصناعات.

أخيرًا، يُعد المُخمّر ذو الألياف المجوفة نوعًا حديثًا. يحتوي على نوع جديد من الأغشية التي تسمح لنمو الثقافة عبر العديد من الألياف المجوفة الأنبوبية. يتميز المُخمّر ذو الألياف المجوفة بغشاء مُنفاذ. يُوفر مساحة سطح كبيرة لنمو الكائن الحي وإجراء عملية التخمير. تستخدم العديد من الصناعات المُخمّر ذو الألياف المجوفة للتخمير المستمر. يُفضل لأنه سهل التوسع أو التقلص حسب الحاجة. علاوة على ذلك، من الممكن التحكم في المُخمّر ذو الألياف المجوفة وأتمتته. تستفيد العديد من الصناعات على نطاق واسع من ذلك.

مواصفات وصيانة المُخمّرات الصناعية

تختلف مواصفات المُخمّرات الصناعية باختلاف النوع والتطبيق. ومع ذلك، تشمل بعض المواصفات النموذجية للمُخمّرات الحجم، والبُعد، والقوة، والضغط، ودرجة الحرارة.

تتراوح أحجام المُخمّرات من عشرات الليترات إلى عدة آلاف من الليترات. تُستخدم المُخمّرات الصغيرة في البحث والمختبرات، بينما تُستخدم المُخمّرات الكبيرة للإنتاج الصناعي. بشكل عام، كلما زاد الحجم، زادت الوحدة. على سبيل المثال، يمكن للمُخمّر سعة 100 لتر إنتاج منتجات أكثر بعشرة أضعاف من مُخمّر سعة 10 لترات. يُشار إلى الحجم أيضًا باسم حجم أو سعة المُخمّر.

تختلف أبعاد المُخمّر أيضًا. ومع ذلك، فإن نسبة ارتفاع المُخمّر إلى عرضه بُعد مهم. تم تصميم المُخمّر بشكل أطول وأرق، مما يسمح بمزيج أفضل ونقل كتل. تحتوي بعض المُخمّرات على قواعد مخروطية أو كروية، مما يُسهل عملية تفريغ المنتج وتنظيفه.

ترتبط قوة المُخمّر بمحركات الخلط التي يُجهّز بها. تستخدم غالبية المُخمّرات الطاقة الكهربائية. عادةً ما يتطلب المُخمّر الصغير طاقة كهربائية أحادية الطور فقط، بينما تحتاج المُخمّرات الكبيرة إلى استخدام خلط طاقة كهربائية ثلاثية الطور. بالإضافة إلى ذلك، يتم تشغيل بعض المُخمّرات بالطاقة الشمسية، وهو أمر مُفضل في المواقف التي يكون فيها استخدام الطاقة الكهربائية غير مُمكن، على سبيل المثال، في المناطق النائية.

يمكن للمُخمّرات الصناعية أن تعمل بضغوط مختلفة. على سبيل المثال، غالبًا ما يُستخدم المُخمّر ذو الضغط المنخفض لنمو الكائنات الحية، بينما يمكن للمُخمّر ذو الضغط العالي توليف الغازات أو المواد الكيميائية.

يُعد التحكم في درجة الحرارة أحد العوامل الحاسمة التي تؤثر على تفاعلات التخمير. تتكيف الكائنات الحية المختلفة مع نطاقات درجات حرارة مختلفة. لذلك، تم تصميم المُخمّرات الصناعية للعمل عند درجات حرارة منخفضة أو عالية. بعض المُخمّرات عالية الحرارة مقاومة للضغط لمنع تسرب سائل التخمير عند ارتفاع الضغط.

يجب صيانة المُخمّرات الصناعية بانتظام للعمل بكفاءة وإطالة عمرها. إليك بعض نصائح الصيانة: التنظيف. يُعد تنظيف المُخمّر أهم جزء من الصيانة. غالبًا ما توفر الشركات المصنعة أو الموردون إجراءات التنظيف. من الضروري اتباع التعليمات لتجنب أي تلف غير ضروري للمُخمّر. عند عدم استخدام المُخمّر، قم بتخزينه في مكان جاف ومُتهوّء لمنع تلفه بسبب العفن أو الصدأ.

تحقق من الأجزاء القابلة للاستهلاك والإكسسوارات مثل الحشوات والصمامات والأنابيب لمعرفة ما إذا كان هناك أي تآكل أو تمزق. إذا كانت بعض المكونات تالفة، استبدلها على الفور لتجنب التسرب أو التلوث. تحقق من مستوى الماء في المُخمّر. يجب أن يكون مستوى الماء أعلى من الارتفاع المُحدد لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتلف. إلى جانب ذلك، تحتاج توصيلات الطاقة والمضخة إلى الفحص بانتظام. تأكد من عدم وجود مكونات فضفاضة أو مُتهالكة يمكن أن تسبب مخاطر كهربائية أو فشل في المعدات.

الصناعات التي تستخدم المُخمّرات الصناعية

تُستخدم المُخمّرات الصناعية بشكل أساسي في الصناعات التي تُصنع الطعام، والمواد الكيميائية، والأدوية، والوقود الحيوي.

• تستخدم صناعة الأغذية المُخمّرات الصناعية لإنتاج عناصر مثل الزبادي، اللبن الرائب، الجبن، السجق، الخل، مشروبات البروتين، وغيرها من إضافات الطعام. إلى جانب ذلك، تُستخدم المُخمّرات في معالجة مياه الصرف الصحي لتحطيم المواد العضوية وتقليل التلوث من خلال عمليات التخمير الميكروبية.
• في الصناعة الكيميائية، تُستخدم المُخمّرات بشكل أساسي لإنتاج الكحول مثل البيرة، النبيذ، والإيثانول. أيضًا، يتم إنتاج بعض المواد الكيميائية العضوية والمذيبات عن طريق التخمير في المُخمّرات الصناعية. هذه هي الأسيتون، والأحماض العضوية (مثل حمض الستريك وحمض اللبنيك)، والسكر.
• تعتمد صناعة الأدوية بشكل كبير على المُخمّرات الصناعية. تُستخدم لإنتاج المضادات الحيوية، والهرمونات، واللقاحات، والأحماض الأمينية، وغيرها من المنتجات الدوائية عن طريق التخمير الميكروبي.
• يمكن للمُخمّرات الصناعية إنتاج الوقود الحيوي مثل الإيثانول والديزل الحيوي من الكتلة الحيوية المُتجددة من خلال عمليات التخمير. وبالتالي، تُستخدم في صناعة الوقود الحيوي للمساعدة على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتخفيف التلوث البيئي.

كيفية اختيار المُخمّرات الصناعية

عند شراء خزانات التخمير الصناعية، يجب على الناس مراعاة العوامل التالية لمساعدتهم في اختيار المُخمّر المناسب لاحتياجاتهم المحددة.

• توافق المنتج/العملية

  تحتاج العلامات التجارية أولاً إلى تحليل منتجات أو عمليات التخمير المُقترحة لمعرفة نوع المُخمّر الصناعي الذي سيكون مناسبًا. على سبيل المثال، يجب عليهم تقييم الكائن الحي المُراد، والركيزة، والمنتج النهائي بشكل نقدي واختيار تصميم مُخمّر يُناسب هذه المتطلبات المحددة. على سبيل المثال، سيحتاج البعض إلى إعطاء الأولوية للمُخمّر مع أساليب التعقيم المناسبة، مثل التعقيم بالبخار أو التعقيم بالبخار في الموقع، لتجنب التلوث.

• السعة والمقياس

  خذ بعين الاعتبار سعة المُخمّر ومقياسه. تأكد من أن الخزانات المتاحة يمكنها استيعاب حجم التخمير المطلوب للمستخدم. أيضًا، ضع في الاعتبار إمكانية التوسع أو التقلص حسب الحاجة. هذا أمر مهم جدًا للعلامات التجارية التي ستنمي أعمالها في المستقبل.

• التحكم والأتمتة

  اختر مُخمّرًا مزودًا بأنظمة تحكم ومراقبة مناسبة يمكنها تنظيم ومراقبة معلمات التخمير الحاسمة. قد تختلف أشياء مثل درجة الحرارة، والضغط، ودرجة الحموضة، ومستويات الأكسجين المُذاب، وسرعة التحريك حسب نوع المنتج المُخمّر. علاوة على ذلك، يجب على العلامات التجارية مراعاة مستوى الأتمتة الذي يوفره الخزان. يساعد اختيار مُخمّر مع قدرات أتمتة مُتقدمة على زيادة كفاءة التشغيل وتقليل التدخل البشري.

• التصميم والبناء

  اختر تصميم مُخمّر يناسب احتياجات التخمير المحددة للمستخدم. على سبيل المثال، تُعد المُخمّرات الدفعية مثالية لدورات الإنتاج المنفصلة، بينما تُناسب المُخمّرات المستمرة الصناعات التي تتطلب تدفقًا ثابتًا للمنتج. أيضًا، تُعد مادة البناء ضرورية - على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ - لضمان جودة المنتج وتسهيل التنظيف والصيانة.

• متطلبات الطاقة والمرافق

  خذ بعين الاعتبار احتياجات الطاقة والمرافق للمُخمّر الصناعي، مثل سعة التسخين أو التبريد، ونظم إمدادات الغاز، وحلول إدارة النفايات. يجب أن يندمج المُخمّر المُختار بكفاءة مع المرافق الموجودة لتحسين استهلاك الموارد وتقليل التكاليف التشغيلية.

• الميزانية والتحليل الاقتصادي

  أخيرًا، يجب على العلامات التجارية مراعاة ميزانيتهم ​​وإجراء تحليل اقتصادي لخيارات المُخمّر الصناعي. اختر مُخمّرًا يوفر الأداء والميزات المناسبة لموازنة جيدة بين الجودة والتكلفة وعائد الاستثمار (ROI) على المدى الطويل.

أسئلة شائعة حول المُخمّرات الصناعية

س1: ما الفرق بين المُخمّر والمُخمّر؟

ج1: لا يوجد فرق بين المُخمّر والمُخمّر؛ كلا المصطلحين يُستخدم بالتبادل للإشارة إلى الوعاء المُستخدم للتخمير في بيئات صناعية.

س2: ما هي بعض الاتجاهات الحديثة في السوق العالمية للمُخمّرات الصناعية؟

ج2: يتجه السوق العالمي للمُخمّرات الصناعية نحو مُخمّرات أكبر يمكنها التعامل مع أطنان متعددة من المحتوى في وقت واحد. يختار المزيد من المُستخدمين أيضًا النظم المُتاحة التي تستخدم الذكاء الاصطناعي وغيرها من التقنيات عالية المستوى لضمان زراعة الكميات الصحيحة من الهواء، ودرجة الحرارة، والرطوبة، وغيرها من العوامل في المواد التي يتم معالجتها. يمكن أيضًا استخدام هذه الأنواع من المُخمّرات الصناعية مع مواد أو عينات مختلفة.

س3: ما هو استخدام المُخمّر الصناعي؟

ج3: يُستخدم المُخمّر الصناعي بشكل شائع لصنع البيرة والنبيذ وأنواع أخرى من المشروبات الكحولية. يُستخدم أيضًا على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والغذائية والدوائية لإنتاج الأحماض العضوية، والمضادات الحيوية، والإنزيمات، والأحماض الأمينية، وغيرها من المركبات. عند تركه لعملية التخمير، يمكن لجلوكوز إنتاج حمض الستريك، والذي يُستخدم غالبًا في صناعة الأغذية.