Solução para linha de produção de fermentação biológica
Solução completa para linha de produção de fermentação biológica em grande escala (seção de equipamentos)
— Lista completa de equipamentos do tanque semente de 50 L ao tanque de produção de 200 m³

1、 Arquitetura geral
A linha de produção é organizada em três etapas — “upstream, midstream e downstream” —, com ampliação em três níveis de 50 L → 5 m³ → 200 m³, cobrindo mais de 20 tipos de produtos de fermentação, como antibióticos, preparações enzimáticas, vacinas, ingredientes alimentícios e produtos químicos de base biológica. A capacidade de produção por lote é de 1 a 200 toneladas, e a capacidade anual pode chegar a 50.000 toneladas.

2、 Engenharia upstream (preparo do inóculo)
1. Banco de bactérias/células
Tanque de nitrogênio líquido a -196 ℃ + rastreabilidade por código QR para garantir que as linhagens bacterianas permaneçam ativas por 10 anos.
2. Cultivo em frasco agitado
Agitador de temperatura constante de 250 mL a 3 L, amplitude de 25 mm, velocidade de 50 a 400 rpm, CO₂ opcional.
3. Tanque semente
Tanque de agitação magnética de 50 L/300 L/1000 L, 316L, Ra ≤ 0,4 μm, SIP 125 ℃/30 min; pH, DO e temperatura online, ±0,2 ℃, ±0,02 pH.

3、 Engenharia intermediária (fermentação principal)
1. Tanque de fermentação
• Especificações: 10 m³, 50 m³, 200 m³ (podem ser conectados em paralelo até 4 × 200 m³)
Estrutura: relação altura/diâmetro de 2,5 a 3:1, camisa tipo colmeia + resfriamento duplo com semitubos externos, selo mecânico (face dupla), respirador de esterilização em PTFE de 0,22 μm no topo.
Mistura: Rushton de seis pás em dupla camada + inversor de frequência 50-250 rpm, potência de 3-5 kW/m³; aeração por tubo anelar microporoso no fundo, saturação de oxigênio dissolvido >30%.
• Controle: DCS+BioPAT ® MFCS, aquisição em tempo real de DO, pH, temperatura, espuma, pressão e peso; é possível alternar entre os modos batelada, alimentação suplementar e contínuo com um clique.
CIP/SIP: vapor puro a 135 ℃ + ciclo alcalino/ácido, taxa de cobertura da limpeza de 100%, ciclo de validação ≤ 2 horas.

2. Sistema de alimentação
Alimentação e pesagem em 6 vias: fonte de carbono, fonte de nitrogênio, oligoelementos, regulador de pH, antiespumante, indutor; precisão de medição ±0,2%, válvula diafragma estéril, amostragem sem ponto morto.

3. Tratamento de ar/exaustão
Compressor de ar → secador por refrigeração → filtro de esterilização de 0,01 μm → tanque de fermentação;
O gás de exaustão passa por um condensador e um filtro de 0,2 μm, e o VOC do gás de exaustão é monitorado online para atender à exigência ambiental de VOC ≤ 50 mg/m³.

4、 Engenharia downstream (separação e purificação)
1. Separação sólido-líquido
Centrífuga de discos 10000 g, remoção contínua de escória, adequada para teor de sólidos de 30%.
Filtro de tambor rotativo a vácuo com área de 20 m², opera continuamente e limpa automaticamente o tecido filtrante.

2. Fragmentação celular
Homogeneizador de alta pressão a 1500-2000 bar, vazão de 1-20 t/h, com controle de temperatura por água gelada durante todo o processo <15 ℃.
Tanque opcional de ultrassom ou hidrólise enzimática para tratamento de bactérias Gram-positivas.

3. Purificação primária
Tanque de floculação e sedimentação de 5 m³, com ajuste de pH e controle online de turbidez;
Sistema de ultrafiltração TFF, área de membrana de 50-400 m², fluxo tangencial <3 bar, concentração de 5-20 vezes;
Coluna de adsorção: cromatografia de troca iônica/hidrofóbica, aço sanitário 316L, com capacidade para CIP/SIP online.

4. Purificação e produtos acabados
Nanofiltração/osmose reversa: dessalinização, concentração até 50% de teor de sólidos;
Secador a vácuo de esteira: secagem contínua a 60 ℃, teor de umidade ≤ 3%;
• Liofilização: liofilizador de 20 m², armadilha fria a -55 ℃, com taxa de retenção de pó ≥ 80% de bactérias viáveis;
Máquina de granulação a seco: prensa o pó em partículas de 0,5-2 mm para facilitar o transporte e a dissolução instantânea.

5. Utilidades e automação
• Vapor: 6 t/h @ 8 bar, gerador de vapor puro;
Água gelada: glicol etileno a -5 ℃, 400 m³/h, trocador duplo de placas com economia de energia;
Ar comprimido: isento de óleo, 0,8 MPa, filtrado com esterilização de 0,01 μm;
• Efluentes: reúso MBR+RO, COD <80 mg/L；
Automação: DCS+MES+SCADA, assinatura eletrônica de lote, em conformidade com 21 CFR Part 11; válvulas-chave com alimentação dupla, garantia de 30 minutos de UPS.

6. Caso típico (200 m³ × 4 em paralelo)
• Produto: glicose oxidase grau alimentício
Fermentação em batelada única por 30 horas, produção enzimática de 60000 U/mL
Capacidade anual de produção de 35000 toneladas de caldo de fermentação → 6000 toneladas de caldo enzimático concentrado → 1500 toneladas de pó seco
• Prazo de retorno do investimento: 3,2 anos (incluindo obras civis, utilidades e validação)

7. Resumo
Esta linha de produção de fermentação biológica em grande escala é baseada em "módulos padronizados + processos flexíveis", permitindo alternar entre sementes de 50 L, produção de 200 m³ e alimentação contínua, com purificação downstream multifluxo e um clique. É compatível com uma ampla gama de produtos, de antibióticos a enzimas vegetais, de vacinas a químicos de base biológica, alcançando de fato "uma fábrica, múltiplos produtos, rápida entrada no mercado".