כל מה שאתה צריך לדעת על Sparger ב-Fermenter

מה זה Sparger ב-Fermenter?

בקיצור, אספרגר בתסיסההוא מכשיר המשמש להחדרת אוויר או גזים אחרים לכלי התסיסה.

זה בדרך כלל צינור מחורר הממוקם בתחתית הכלי או ליד האימפלר ומאפשר שחרור גז לתוך הנוזל דרך חורים קטנים או סילונים.

המטרהשל מפיץ הוא לספק חמצן לתהליכי תסיסה אירובית או לערבב פחמן דו חמצני (CO2) לתהליכי תסיסה אנאירוביים. המזרז עוזר לשמור על רמה אופטימלית של חמצן מומס במצע התרבות, החיוני לצמיחה ולמטבוליזם של מיקרואורגניזמים, כגון שמרים או חיידקים.

במהלך תהליך התסיסה, ניתן להשתמש במזרז גם כדי לשלוט על ה-PH, הטמפרטורה והערבוב של תכולת הכלי. הוא משמש בדרך כלל בעיבוד ביולוגי בקנה מידה תעשייתי, שבו גדלים בו זמנית כמויות גדולות של מיקרואורגניזמים, כדי להבטיח תסיסה עקבית ויעילה.

בתחום התסיסה, מחלצים ממלאים תפקיד מפתח ביצירת הסביבה האופטימלית לגידול חיידקים. במילים פשוטות, מפיץ הוא מכשיר המשמש להחדרת גז (בדרך כלל חמצן או פחמן דו חמצני) לתוך תווך נוזלי. במהלך התסיסה, משתמשים בזרזים לעתים קרובות כדי לשלוט בריכוז החמצן המומס, מרכיב תזונתי מרכזי לגידול חיידקים. בפוסט זה בבלוג, נדון בפירוט מהו מפזר, כיצד הוא פועל וחשיבותו בתהליך התסיסה.

מה זה מזרק?

מפיץ הוא מכשיר המשמש להחדרת גז (בדרך כלל חמצן או פחמן דו חמצני) לתוך תווך נוזלי. מפיצים בדרך כלל מורכבים מכניסת גז וחומר נקבובי לפיזור הגז לתוך הנוזל. חומרים נקבוביים יכולים להיעשות ממגוון חומרים כולל מתכות סינטרות, קרמיקה או פולימרים.

בדרך כלל משתמשים ב-Spargers כדי לשלוט בריכוז החמצן המומס במדיה נוזלית במהלך התסיסה. הסיבה לכך היא שחמצן הוא מרכיב תזונתי מרכזי לגידול חיידקים וזמינותו משפיעה מאוד על מהירות ויעילות התסיסה. בנוסף, ניתן להשתמש במחזרים גם כדי לשלוט ב-pH של מדיום התסיסה על ידי החדרת פחמן דו חמצני או גזים חומציים אחרים.

סוג מפיץ:

ישנם מספר סוגים של מפזרים הנפוצים בתעשיית התסיסה, לכל אחד יתרונות וחסרונות משלו. סוגי המפזרים הנפוצים ביותר הם:

1. מפיצים נקבוביים:

מפיצים אלו עשויים מחומרים נקבוביים כגון מתכות סינטרות, קרמיקה או פולימרים. הם נמצאים בשימוש נפוץ בתעשייה בשל היעילות הגבוהה וקלות השימוש שלהם.

2. מזרקי בועות:

מזרקים אלה מכניסים גז למדיום התסיסה בצורה של בועות. הם פחות יעילים מזרזים נקבוביים, אך משמשים לעתים קרובות לתסיסות בקנה מידה קטן.

3. מזרזי ממברנה:

מפרצים אלה משתמשים בממברנה חדירה לגז כדי להחדיר גז למדיום התסיסה. הם יעילים, אך קשים יותר לניקוי ותחזוקה.

החשיבות של זרזים בתסיסים:

ספגרים ממלאים תפקיד מפתח בתהליך התסיסה על ידי שליטה בריכוז החמצן המומס וה-pH במדיום התסיסה. ריכוז החמצן המומס הוא פרמטר קריטי לגידול חיידקים שכן הוא משפיע על קצב ויעילות התסיסה. על ידי שליטה בריכוז החמצן המומס, מזרזים יכולים לעזור להבטיח שתהליך התסיסה מותאם לתפוקה ואיכות מקסימלית.

בנוסף לשליטה בריכוז החמצן המומס, ניתן להשתמש ב-nebulizers גם לשליטה ב-pH של מצע התסיסה. זה חשוב מכיוון שה-pH משפיע מאוד על קצב ויעילות הצמיחה של חיידקים. על ידי החדרת גזים חומציים כגון פחמן דו חמצני, מזרזים יכולים לעזור לשמור על טווח pH אופטימלי לגידול חיידקים.

גורמים שיש לקחת בחשבון בבחירת מפזר:

בבחירת מזרן לתסיסה, יש לקחת בחשבון מספר גורמים, כולל סוג המיקרואורגניזמים המתורבתים, גודל התסיסה ותנאי התסיסה הרצויים. לדוגמה, זרזים נקבוביים בדרך כלל מתאימים יותר לתסיסות בקנה מידה גדול בשל היעילות הגבוהה שלהם, בעוד שזרז בועות אוויר עשוי להתאים יותר לתסיסות בקנה מידה קטן. הבחירה במזרז יכולה להיות תלויה גם בדרישות הספציפיות של תהליך התסיסה, כגון ריכוז החמצן המומס הנדרש או טווח ה-pH האופטימלי.

תחזוקה וניקוי של מפזר:

תחזוקה וניקיון נכונים של הזרפר חיוניים כדי להבטיח ביצועים מיטביים ולמנוע זיהום. יש לנקות את ה-Spagers מעת לעת כדי להסיר כל הצטברות של גידול חיידקים או מזהמים אחרים שעלולים להשפיע על יעילותם. תהליך הניקוי עשוי להשתנות בהתאם לסוג המפיץ, אך בדרך כלל כרוך בהשריית המפרץ בתמיסת ניקוי, ולאחר מכן שטיפה יסודית במים. בנוסף לניקוי השוטף, יש לבדוק את המפיץ באופן קבוע לאיתור נזקים או בלאי ולהחליף אותו לפי הצורך.

סוגי זרזים המשמשים בתסיסים

1. מפיץ נקבובי:

מזרנים נקבוביים עשויים ממגוון חומרים, כולל מתכות סנטרות, קרמיקה ופולימרים. מזרזים אלו בעלי שטח פנים גבוה ומספר רב של נקבוביות זעירות, המאפשרות פיזור אחיד של הגז בכל מצע התסיסה. היעילות הגבוהה של זרזים נקבוביים הופכת אותם לבחירה פופולרית עבור תסיסות בקנה מידה גדול, שבהן שיעורי העברת גז גבוהים הם קריטיים לצמיחה מיקרוביאלית מיטבית. לזרזרים נקבוביים יש גם יתרון של קל לניקוי ותחזוקה, שכן הם מיועדים בדרך כלל לפירוק ולניקוי בין מנות.

2. בועות יורה:

מזרקי בועות, הידועים גם כמפזרים, מכניסים גז למדיום התסיסה בצורה של בועות. מזרזים אלו עשויים בדרך כלל מחומר נקבובי או מרשת עדינה היוצרת בועות אוויר קטנות כאשר הגז עובר דרכו. מזרקי בועות משמשים בדרך כלל לתסיסות בקנה מידה קטן שבהם שיעורי העברת גז גבוהים פחות חשובים. למפצלי בועות יש את היתרון שהם פשוטים וזולים לשימוש, אך הם עשויים להיות פחות יעילים ממזרזי נקבוביים וליצור יותר מערבולות במצע התסיסה.

3. מפיץ ממברנות:

מזרזי ממברנה משתמשים בממברנות חדירות גז כדי להחדיר גז למדיום התסיסה. מזרזים אלו בעלי שטח פנים גבוה ומספר רב של נקבוביות זעירות, המאפשרות פיזור אחיד של הגז בכל מצע התסיסה. מזרזי ממברנה יעילים ויכולים להעביר גז במהירויות גבוהות, מה שהופך אותם לבחירה פופולרית עבור תסיסות בקנה מידה גדול. עם זאת, יכול להיות קשה יותר לנקות ולתחזק את הממברנה, מכיוון שהממברנה לרוב שבירה וניזוקה בקלות.

4. מאיר פנים:

מאווררי פני השטח, הידועים גם כמערבלים, יוצרים זרימה סוערת על פני מצע התסיסה, ומאפשרים לגז להיספג בנוזל. מפיצים אלה משמשים בדרך כלל בתסיסות בקנה מידה קטן, שבהם שיעורי העברת גז גבוהים פחות חשובים. למאווררים פני השטח יש את היתרון שהם פשוטים וזולים לשימוש, אך הם עשויים להיות פחות יעילים מסוגים אחרים של מפרצים וליצור יותר מערבולות במצע התסיסה.

5. מזרק:

מחנכים משתמשים בסילוני גז בלחץ גבוה כדי ליצור מערבולות בתווך התסיסה, מה שגורם לגז להיספג בנוזל. ממרחים אלה משמשים בדרך כלל בתסיסות בקנה מידה קטן ויש להם יתרון שהם פשוטים לשימוש ולא יקרים. עם זאת, המזרקים עשויים להיות פחות יעילים מאשר סוגים אחרים של זרזים וליצור יותר מערבולות במצע התסיסה.

בחר את המפזר הנכון:

בבחירת מזרן לתסיסה, יש לקחת בחשבון מספר גורמים, כגון סוג המיקרואורגניזמים המתרבים, גודל התסיסה ותנאי התסיסה הרצויים. הבחירה במזרז יכולה להיות תלויה גם בדרישות הספציפיות של תהליך התסיסה, כגון ריכוז החמצן המומס הנדרש או טווח ה-pH האופטימלי. תחזוקה וניקיון נכונים של הזרפר חיוניים כדי להבטיח ביצועים מיטביים ולמנוע זיהום. על ידי הבנת סוגי המפזרים השונים הזמינים והיתרונות והחסרונות שלהם, אנשי מקצוע בתחום התסיסה יכולים לקבל החלטות מושכלות לגבי איך לייעל את תהליך התסיסה ולהשיג את התוצאות הרצויות.

הפונקציה העיקרית של המפרפר בתסיסה

1. חמצון:

אחד התפקידים העיקריים של המפרפר בתסיסה הוא לספק חמצן למיקרואורגניזמים המתרבים. זה חשוב במיוחד עבור מיקרואורגניזמים אירוביים הדורשים חמצן לגדילה ולמטבוליזם. המזרז מספק חמצן למדיום התסיסה בצורה של בועות אוויר או זרימת אוויר, מה שמאפשר לחיידקים לספוג את החמצן ולהשתמש בו להפקת אנרגיה.

2. מערבבים:

בנוסף לאספקת חמצן, למזרן יש גם תפקיד חיוני בערבוב מצע התסיסה. כאשר גז מוכנס למדיום, הוא יוצר מערבולות, המסייעת בהפצת חומרים מזינים ומרכיבים חיוניים אחרים באופן שווה בכל הנוזל. ערבוב נכון הוא קריטי כדי להבטיח צמיחה מיקרוביאלית אופטימלית שכן הוא מאפשר למיקרואורגניזמים להשיג את החומרים המזינים להם הם זקוקים ולהסיר מוצרי פסולת.

3. בקרת PH:

ניתן להשתמש ב-Spargers גם כדי לשלוט ב-pH של מדיום התסיסה על ידי החדרת פחמן דו חמצני או גזים חומציים אחרים לנוזל. זה עוזר לשמור על ה-pH בטווח הרצוי ומונע צמיחה של חיידקים מזיקים המשגשגים בסביבות חומציות.

4. בקרת טמפרטורה:

במקרים מסוימים, ניתן להשתמש בזרזורים גם לשליטה בטמפרטורה של מצע התסיסה. על ידי החדרת זרימת אוויר קרירה, המזגן יכול לעזור להפחית את טמפרטורת המדיה ולמנוע התחממות יתר. לעומת זאת, ניתן להשתמש באוויר מחומם כדי להעלות את הטמפרטורה של המדיום ולקדם צמיחה של חיידקים.

5. בקרת קצף:

לבסוף, ניתן להשתמש במרססים גם כדי לשלוט בהיווצרות קצף במהלך התסיסה. קצף יכול להוות בעיה בתסיסות בקנה מידה גדול שכן הוא מפריע לתהליך הערבוב ומפחית את היעילות של המפיץ. על ידי החדרת זרימת אוויר למדיום התסיסה, זרזים יכולים לעזור לשבור קצף ולמנוע הצטברות קצף.

לסיכום:

לסיכום, זרזים ממלאים תפקיד מפתח בתהליך התסיסה על ידי אספקת חמצן, ערבוב אמצעי תסיסה, בקרת pH וטמפרטורה ומניעת היווצרות קצף. בחירה בסוג המזרז הנכון ותחזוקתו וניקיונו כראוי הם קריטיים לייעול תהליך התסיסה ולהשגת התוצאות הרצויות. על ידי הבנת תפקידו של המפיץ בתסיסה, מומחי התסיסה יכולים לקבל החלטות מושכלות כיצד לייעל את תהליך התסיסה ולהשיג את התוצאות הרצויות.

יישום מפיץ בתסיסה

1. ייצור בירה ויין:

אחד היישומים הנפוצים ביותר למפזרים בתססים הוא בייצור בירה ויין. בתעשיות אלו, נפוץ זרזים כדי לספק חמצן לשמרים במהלך התסיסה, מה שעוזר לקדם צמיחה בריאה של שמרים ותסיסה יעילה. ניתן להשתמש ב-Spargers כדי לסייע בשליטה על הטמפרטורה וה-pH של מצע התסיסה, שהם קריטיים להשגת הטעם והאלכוהול הרצויים במוצר הסופי.

2. ביולוגית:

ספרגרים משמשים גם בתחום הביורימדיה, הכולל שימוש במיקרואורגניזמים לפירוק מזהמים ומזהמים אחרים בסביבה. ביישום זה, משתמשים בזרזים להחדרת חמצן לאתר המזוהם, מה שעוזר לקדם את הצמיחה של מיקרואורגניזמים האחראים לפירוק המזהמים. תהליך זה יעיל במיוחד לניקוי אדמה ומי תהום המזוהמים במוצרי נפט, ממסים וכימיקלים תעשייתיים אחרים.

3. ייצור תרופות:

מפיצים נמצאים בשימוש נרחב גם בתעשיית התרופות לייצור חיסונים, אנטיביוטיקה ותרופות אחרות. ביישומים אלה, משתמשים בזרזים להחדרת חמצן לתרבויות המיקרוביאליות האחראיות לייצור המוצר הרצוי. Spargers יכול גם לעזור לערבב את מדיום התסיסה ולשלוט על הטמפרטורה וה-pH של התרבית, שהם קריטיים לשמירה על הבריאות והפרודוקטיביות של תרביות חיידקים.

4. תסיסה תעשייתית:

שימוש נפוץ גם בתסיסות תעשייתיות בקנה מידה גדול לייצור אנזימים, חומצות אמינו ומוצרים ביולוגיים אחרים. ביישומים אלה, משתמשים בזרזים כדי לספק חמצן לתרבית החיידקים ולעזור לשמור על הטמפרטורה וה-pH הנדרשים על ידי התרבית. זריקה נכונה היא קריטית להשגת תפוקות גבוהות ולשמירה על הבריאות והפרודוקטיביות של תרביות חיידקים.

5. מחקר ופיתוח:

לבסוף, מפזרים משמשים לעתים קרובות במסגרות מחקר ופיתוח כדי לחקור את הצמיחה וההתנהגות של מיקרואורגניזמים בסביבת מעבדה מבוקרת. ניתן להשתמש ב-Spargers כדי להחדיר מגוון של גזים לתוך אמצעי תסיסה, מה שמאפשר לחוקרים לחקור את ההשפעות של תנאים סביבתיים שונים על צמיחה וחילוף חומרים של חיידקים.

לסיכום

לסיכום, זרזים הם חלק חשוב מתהליכי תסיסה רבים, מתן חמצן, ערבוב אמצעי תסיסה ושליטה בטמפרטורה וב-pH של התרבית. השימוש במפזרים הוא קריטי להשגת תפוקות גבוהות ושמירה על הבריאות והפרודוקטיביות של תרביות מיקרוביאליות. על ידי הבנת היישומים והשימושים השונים של מפזרים בתסיסה, מומחי תסיסה יכולים לקבל החלטות מושכלות כיצד לייעל את תהליך התסיסה ולהשיג תוצאות רצויות.

איזה מהם הוא מרסס פרמנטר פופולרי?

מרסס זרבובית בתסיסה ומפיצי פתחים בתסיסים

חרירים ומפיצי פתחים הם שני סוגים פופולריים של מפיצים המשמשים בתסיסים. הנה מידע נוסף על כל אחד:

1. מפיצי חרירים בתסיסים:

זרבובית זרבובית היא מזרן שמשתמש בסדרה של חרירים להחדרת בועות אוויר למצע התסיסה. חרירים מסודרים בדרך כלל בתבנית רשת בתחתית התסיסה שדרכה מוכנס גז בקצב מבוקר. זרזי חרירים פופולריים בתסיסות בקנה מידה תעשייתי מכיוון שהם מספקים ערבוב וחמצן יעיל של מדיום התסיסה. הם גם קלים יחסית לניקוי ותחזוקה.

2. מפיצי פתחים בתסיסים:

מפיץ פתח הוא מפיץ שמשתמש בסדרה של חורים קטנים או פתחים כדי להחדיר בועות אוויר למצע התסיסה. הפתחים מסודרים בדרך כלל בתבנית רשת בתחתית התסיסה שדרכה מוכנס גז בקצב מבוקר. פתחי פתח פופולריים בסביבות מו"פ מכיוון שהם מאפשרים שליטה מדויקת על קצבי הכנסת הגז וניתן להשתמש בהם כדי לחקור את ההשפעות של הרכבי גז שונים על גדילת חיידקים ומטבוליזם.

שני החרירים והזרזים עם פתחים יעילים באספקת חמצן לתרבית החיידקים וערבוב מצע התסיסה. בחירת המפרץ תלויה בדרישות הספציפיות של תהליך התסיסה, לרבות גודל התסיסה, סוג המיקרואורגניזמים המתרבים והתוצאה הרצויה של התסיסה. בסופו של דבר, המטרה היא לבחור במזרז המספק העברת גז יעילה ומקדם צמיחה בריאה של חיידקים תוך מזעור היווצרות קצף ותופעות לוואי לא רצויות אחרות.

לסיכום:

לסיכום, השרפרף הוא חלק חשוב בתהליך התסיסה וממלא תפקיד מרכזי בשליטה בריכוז החמצן המומס וה-pH במצע התסיסה. בחירת סוג המפזר הנכון ותחזוקתו וניקיונו כראוי יכולים לעזור להבטיח תהליך תסיסה אופטימלי לתפוקה ואיכות מקסימלית. על ידי הבנה מהו מפזר וכיצד הוא פועל, אנשי מקצוע בתחום התסיסה יכולים לקבל החלטות מושכלות לגבי איך לייעל את תהליך התסיסה ולהשיג תוצאות רצויות.

האם אתה מעוניין לייעל את תהליך התסיסה שלך עם מפזרים?

אם כן, אל תהסס לחקור את אפשרויות המפזר השונות הזמינות כדי לראות כיצד הן יכולות להועיל ליישום הספציפי שלך.

צור קשר עם מומחה תסיסה ובחר או יצרן מקורי מותאם נכון היום כדי ללמוד עוד ולהתחיל לשפר את תהליך התסיסה שלך!

משאבים נוספים:

לקוראים המעוניינים ללמוד עוד על מפזרים בתסיסים, מספר משאבים זמינים. כמה משאבים מומלצים כוללים:

"מיקרוביולוגיה וביוטכנולוגיה של תסיסה" מאת EMT El-Mansi, CFL Amaral ו-WWM Souza (2019)
"עקרונות הנדסת ביו-תהליכים" מאת פאולין מ. דורן (2012)
"מדריך לתרבות תאים תעשייתית: תאי יונקים, חיידקים וצמחים" העורך הראשי ויקטור ג' אונינס (2010)