Monitoreo de %CO2 para Controlar los Procesos de Fermentación en Biorreactores
Roal Ltd es una de las empresas más grandes del mundo en lo que respecta a la producción de enzimas para diferentes aplicaciones industriales, por ejemplo, para la industria panadera, alimentaria, técnica y de alimento balanceado. La empresa es propiedad conjunta de Associated British Foods y Altia Corporation, una importante empresa de bebidas que se centra en vinos y licores y opera en los países nórdicos y bálticos. El proceso biológico utilizado para producir las enzimas se llama fermentación y Roal produce enzimas en unidades de fermentación sumergidas (biorreactores).
Los fabricantes de enzimas deben mantener actividades de investigación constantes, de manera que se puedan desarrollar nuevas aplicaciones que se vean favorecidas por el uso de enzimas y mejorar la producción de generaciones de enzimas más antiguas.
La planta de Roal cuenta con un área de investigación en donde más de 20 investigadores desarrollan nuevos proyectos con el objetivo de obtener procesos enzimáticos que sean novedosos para las industrias. Actualmente, desarrollan 2-3 nuevos productos enzimáticos por año, los cuales se prueban antes de la implementación industrial a gran escala en su planta piloto. A la fecha, sus invenciones y trabajo de investigación han dado lugar a más de 200 patentes. Para llegar a lograr esto fue esencial contar con un control cuidadoso del proceso de fermentación.
- El valor de pH, la temperatura, el oxígeno disuelto y el dióxido de carbono generalmente se miden del caldo del biorreactor
- Los niveles de O2 y CO2 se miden a partir de los gases de escape. Estos gases también pueden contener amoníaco, ya que el mismo se usa para controlar los niveles de pH del caldo del biorreactor.
- La temperatura del gas oscila entre los 25 °C y 30 °C y la humedad relativa es de alrededor del 100%.
- También se mide la humedad del aire fresco que entra en el fermentador.
Cuando un proceso se lleva a cabo en ambientes o entornos exigentes, para un control eficiente del mismo, se requieren emplear instrumentos de medición que sean fiables.
Durante el proceso de producción de enzimas, la concentración de CO2 se monitorea y controla para tener una imagen del estado actual en el que se encuentra el proceso. El nivel de CO2 es una indicación de la actividad metabólica del moho o la bacteria, y los valores de la medición se utilizan para controlar la dosificación de nutrientes en la corriente de alimentación del proceso.
El nivel correcto depende de la cepa microbiana y del proceso de fermentación en sí, y es una cuestión de experiencia saber cuándo se debe introducir un nuevo pulso de nutrientes en el proceso. Es esencial asegurarse de que el suministro de aire fresco al biorreactor sea suficiente para mantener el proceso de fermentación en curso. Las mediciones de los gases de escape generalmente se toman de una línea secundaria, lo que permite eliminar elementos no deseados como la espuma o el exceso de humedad de los gases de escape. La concentración de dióxido de carbono del proceso de producción de enzimas es típicamente de 0 a 5 %CO2, en casos excepcionales se han medido concentraciones tan altas como 10 %CO2.
En un proceso de fermentación en el que el moho es elevado, la concentración de dióxido de carbono suele rondar el 1 o el 2 %CO2. La concentración de oxígeno de los gases de escape también depende del metabolismo. A menudo, el metabolismo consume tanto O2 como produce CO2. La relación entre el volumen de CO2 liberado y el volumen de O2 consumido se denomina cociente respiratorio (RQ).
Los instrumentos de VAISALA ayudan a que el área de I+D de Roal pueda contar con mediciones confiables en sus procesos de fermentación
En la planta de Roal, la humedad del aire que ingresa al biorreactor se mide con instrumentos de humedad de Vaisala, mientras que el dióxido de carbono se monitorea a través del transmisor de dióxido de carbono Vaisala CARBOCAP® GMP251.
El transmisor de dióxido de carbono de Vaisala se instaló en la planta para medir la línea de gas de escape. Esto requirió de la ayuda de un adaptador de verificación de campo de una línea secundaria, una trampa de agua y una trampa de eliminación de espuma ya que el gas de escape está muy húmedo y ocasionalmente la espuma sube al tubo de escape.
La sonda de dióxido de carbono Vaisala CARBOCAP® GMP251 es una sonda inteligente, independiente, para medir el nivel de %CO2 en incubadoras, instalaciones de almacenamiento en frío, transporte de frutas y verduras, y en todas las aplicaciones exigentes donde se requiera medir el nivel de %CO2 de manera precisa y estable.
“Los instrumentos de Vaisala han demostrado ser muy confiables en la planta. Requieren un mantenimiento mínimo y minimizan el tiempo de inactividad del proceso de fermentación”, dijo Dan Haglund, Gerente de I+D de la planta.
