Sistemi per l'agricoltura cellulare – Lavorazione a valle
Raccolta
La raccolta di cellule è un passaggio chiave in ogni processo basato sulla fermentazione e la scelta del sistema di separazione ha un grande impatto sulla qualità del prodotto, sulla resa e sui costi per la lavorazione a valle. Adattare il sistema di raccolta al tipo di processo e ai microrganismi utilizzati è quindi fondamentale per ottenere elevate prestazioni dell'impianto.
Raccolta cellulare
Da diversi decenni Alfa Laval fornisce apparecchiature di separazione al settore della fermentazione. Offriamo separatori a dischi e decanter per tutti i tipi di celle e dimensioni di impianto e i nostri specialisti delle applicazioni aiutano a selezionare il sistema di separazione perfetto per la specifica esigenza.
Centrifughe decanter
L'efficienza di separazione nella fase di raccolta determina in gran parte la resa del processo. Pertanto, la scelta di un'apparecchiatura di separazione adatta al processo e al microrganismo è l'elemento essenziale per ottenere risultati ottimali.
Per i processi di fermentazione delle biomasse, le centrifughe decanter Alfa Laval Foodec sono notoriamente considerate la scelta migliore grazie alla loro eccezionale capacità di gestione dei solidi, alla pulibilità di prima classe, al design igienico e alle basse esigenze di manutenzione.
Le unità Foodec sono disponibili con uno scarico del liquido a gravità a due fasi o uno scarico del liquido pressurizzato (disco di separazione) che può essere utilizzato quando la formazione di schiuma è un problema.
In caso variabilità del flusso in ingresso, i decanter Foodec possono essere dotati anche di Alfa Laval PondCtrl, un sistema automatizzato per il controllo del livello del liquido nella centrifuga decanter durante il funzionamento. PondCtrl consente rapide regolazioni del processo di separazione, accelera la pulizia e facilita le procedure di avvio e arresto, con conseguente aumento dei tempi di attività e della resa.
Separatori
Un separatore Alfa Laval è la scelta perfetta per attività di raccolta più impegnative. Ad esempio, il separatore Alfa Laval Bactofuge è ideale per rimuovere le cellule microbiche dai brodi ad alta densità nelle applicazioni di fermentazione industriale. Grazie al suo scarico continuo dei solidi, un separatore Bactofuge offre un'eccezionale produttività, anche con elevati carichi cellulari.
Dotato dell'esclusivo design ermetico di Alfa Laval, Bactofuge fornisce un'accelerazione molto delicata del brodo, con conseguente minimizzazione della lisi cellulare e una separazione più efficiente. Il design ermetico riduce inoltre il consumo energetico fino al 40%. In aggiunta, garantisce un ambiente privo di aria all'interno del separatore, riducendo così al minimo la formazione di schiuma e il rischio di contaminazione.
Depurazione
Spesso il processo richiede una fase di depurazione, in cui vengono rimosse le impurità prima della formulazione finale del prodotto. La progettazione del processo di depurazione varia a seconda che si stia producendo biomassa o un ingrediente specifico.
Rimozione delle impurità attraverso il lavaggio
Per i processi di fermentazione delle biomasse, la depurazione viene spesso eseguita mediante lavaggio del prodotto. In primo luogo viene aggiunta l'acqua alle celle raccolte, quindi uno o più separatori o decanter rimuovono l'acqua in eccesso e le impurità.
Depurazione mediante membrane
Nella fermentazione di precisione, il prodotto è un ingrediente specifico presente nel liquido e dopo la raccolta sono ancora presenti alcune fini impurità in sospensione. Queste possono essere rimosse in un processo di microfiltrazione o ultrafiltrazione aperta, in cui la proteina bersaglio (o altre molecole) viene recuperata nel permeato mentre le impurità in sospensione vengono trattenute.
In alternativa, può essere utilizzata una membrana per ultrafiltrazione fine qualora la molecola bersaglio debba essere purificata da impurità fini solubili. In questo processo, l'acqua viene aggiunta direttamente prima della fase di filtrazione, e l'acqua e i composti a basso peso molecolare, come zucchero e sali, passano attraverso la membrana mentre il prodotto rimane nel retentato.
Concentrazione
Una delle fasi finali di un processo di produzione di proteine basato sulla fermentazione consiste nel concentrare il prodotto rimuovendo l'acqua in eccesso. Questa operazione può essere eseguita in due modi, attraverso l'evaporazione o la filtrazione a membrana.
Concentrazione per evaporazione
Alfa Laval offre due diversi sistemi di evaporazione, AlfaVap e AlfaFlash. Entrambi si basano sulla tecnologia dello scambiatore di calore a piastre, con vantaggi quali:
- Dimensioni compatte: un sistema di evaporazione Alfa Laval è molto più piccolo dei corrispondenti sistemi a fascio tubiero
- Il riscaldamento delicato e i tempi di ritenzione brevi li rendono particolarmente adatti per i prodotti sensibili al calore dove esiste il rischio di degradazione e scolorimento
- Manutenzione minima e tempi di funzionamento prolungati grazie all'effetto autopulente degli scambiatori di calore a piastre
- Altissima affidabilità operativa
AlfaVap è progettato per liquidi a bassa e media incrostazione mentre AlfaFlash è per liquidi a elevata incrostazione.
Concentrazione mediante filtrazione a membrana
Un altro modo per concentrare il prodotto finale è utilizzare delle sottili membrane per rimuovere l'acqua in eccesso. In questo caso, il prodotto si concentra in quanto l'acqua viene rimossa attraverso la membrana.
Le membrane per osmosi inversa e nanofiltrazione di Alfa Laval sono perfette per questa applicazione. I principali vantaggi dell'utilizzo della filtrazione a membrana rispetto all'evaporazione sono che il prodotto non viene riscaldato, eliminando i rischi di degenerazione e scolorimento, e il consumo di energia è molto inferiore.
Sistemi completi di lavorazione a valle
Alfa Laval è in grado di fornire soluzioni di sistema complete in cui le apparecchiature di raccolta, depurazione e concentrazione del bioreattore sono integrate in una linea di lavorazione operativa e collegate con apparecchiature igieniche per la gestione dei fluidi e lo scambio termico come valvole, pompe, tubazioni e scambiatori di calore. Inoltre, Alfa Laval può fornire soluzioni di automazione che consentono un controllo accurato e un facile monitoraggio dell'intero processo.
