Volgens voorspellingen van de VN zullen er in 2050 tien miljard mensen op aarde wonen. De voedselindustrie moet nieuwe manieren vinden om ervoor te zorgen dat de groeiende wereldbevolking op duurzame wijze gevoed kan worden. Een daarvan is New Food. Het gaat hierbij om biotechnologische voedselingrediënten geproduceerd uit micro-organismen, zoals eiwitten. Biomassa fermentatie is een veelgebruikt proces voor de productie van New Food. Dit stelt hoge eisen aan de meetinstrumenten.
Biomassa fermentatie: Efficiënte productie van New Food
Biomassa fermentatie voor New Food maakt de productie van micro-organismen in grote hoeveelheden en in relatief korte tijd mogelijk. Microschimmels, algen of gisten groeien snel en vermenigvuldigen zich tijdens de fermentatie om eiwitrijke biomassa te vormen. Het resulterende ingrediënt is net zo voedzaam als conventionele eiwitbronnen zoals vlees, vis, eieren en zuivelproducten. Bovendien bevat het geen cholesterol of verzadigde vetten.
Elk micro-organisme heeft optimale groeiomstandigheden nodig om zich zoals gewenst te kunnen ontwikkelen. Andere micro-organismen kunnen echter ook gedijen in een dergelijk milieu en zich dienovereenkomstig vermenigvuldigen. Om een dergelijke besmetting op betrouwbare wijze te voorkomen, moeten de omstandigheden tijdens het fermentatieproces van biomassa voor New Food aseptisch zijn. Dit omvat de meetinstrumenten die in het fermentatieproces zijn geïntegreerd. Instrumenten met een hygiënisch ontwerp die ook een residuvrije reiniging garanderen, worden daarom aanbevolen voor bewakingstaken in het proces.
Wat zijn de uitdagingen van biomassa fermentatie?
Het handhaven van aseptische omstandigheden is echter zeker niet het enige cruciale criterium voor succesvolle biomassa fermentatie. De optimale groeiomstandigheden moeten constant blijven om de productiviteit te maximaliseren. Het monitoren van de kritieke parameters vereist daarom sensor technologie van overeenkomstige hoge kwaliteit. Voor deze taak heeft WIKA een breed scala aan instrumenten in haar portfolio.
Meetoplossingen van WIKA voor biomassa fermentatie voor de productie van New Food:
Meetinstrumenten voor biomassa fermentatie voor de productie van New Food (vanaf links): model TR22-A weerstandsthermometer, model DMSU21SA druktransmitter met geïntegreerde membraanbewaking, model FLM-H magnetostrictieve niveautransmitter en model F3201 schuifbalk voor gravimetrische niveaubewaking (inclusief montagekit).
- Temperatuurmeting:
Temperatuur is de kritieke meetparameter tijdens fermentatie. Dit komt omdat de optimale groei en voortplanting van micro-organismen afhankelijk is van de continuïteit van specifieke temperaturen. Elke afwijking hiervan kan het proces en dus de productiviteit schaden. Nauwkeurigheid is daarom het eerste selectiecriterium voor de thermometers die worden gebruikt voor temperatuurmeting, zodat de gebruiker de warmte-inbreng nauwkeurig kan regelen. Het model TR22-A weerstandsthermometer in combinatie met een ingelaste thermowell in hygiënisch ontwerp voldoet bijvoorbeeld aan deze eis.Voor processen met een hoge product gevoeligheid kan de TR22-A ook worden gecombineerd met de T38 temperatuurtransmitter. De True Drift Detection signaleert onmiddellijk elke kritische temperatuurafwijking van de sensor. Dit betekent dat de gebruiker kan vertrouwen op de gemeten waarden en niet hoeft te wachten tot de volgende kalibratie-interval om een eventuele drift te detecteren.
- Drukbewaking:
Een andere belangrijke meetparameter voor de processen in de fermentor is druk. Het is van primair belang voor de structurele integriteit en het functioneren. Dit geldt vooral voor grote systemen. De verzonken druktransmitter model DMSU21SA met geïntegreerde membraanbewaking kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor drukbewaking.Dit meetsysteem werkt met een gelast dubbel membraan, waartussen de ruimte wordt geëvacueerd. Als het membraan aan de proceszijde wordt beschadigd, wordt het vacuüm opgeheven en geeft het controle-instrument (drukschakelaar) een alarmsignaal. De gebruiker weet onmiddellijk of de aseptische integriteit in gevaar is. Het tweede membraan houdt het proces veilig afgesloten totdat de schade is hersteld. Dit zorgt ervoor dat het meetinstrument geen gevaar oplevert voor het proces.
- Niveaudetectie:
Het vulniveau in de fermentor is net zo belangrijk voor het fermentatieproces als de druk en de temperatuur. Het beïnvloedt het mengen, de beluchting en het volume van het kweekmedium. De methode voor continue niveaudetectie hangt op zijn beurt af van de toestand van de biomassa. Metingen op basis van vlotters zijn geschikt voor media met een lage viscositeit, bijvoorbeeld met de magnetostrictieve niveautransmitter model FLM-H. De vlotter is zo ontworpen dat hij niet wordt beïnvloed door schuimvorming en luchtbellen. Het magnetostrictieve meetprincipe biedt ook een hoge nauwkeurigheid.Aan de andere kant zijn stevigere biomassa’s in de fermentor bevorderlijk voor gravimetrische niveaumeting, d.w.z. niveaumeting door het vat en de inhoud te wegen. Load cells, zoals het model F3201 schuifbalk, worden aanbevolen voor deze meetmethode zonder direct product contact. De sensor meet uiterst nauwkeurig en heeft een hoge stabiliteit op lange termijn. WIKA levert het meetinstrument plus montagekit (model AZK02), aansluitdoos (model B6578) en display (model E1932) als een geassembleerde en installatie klare eenheid.
Regelmatige kalibratie is essentieel voor een nauwkeurig meetresultaat
Gezien de hoge eisen die aan de meetinstrumenten worden gesteld, is regelmatige kalibratie essentieel. Gebruikers kunnen de temperatuur- en drukmeetinstrumenten direct in het systeem testen, bijvoorbeeld met de temperatuurkalibrator CTD9350 en de draagbare proceskalibrator CPH7000. Daarnaast biedt WIKA een kalibratie service met DAkkS-certificaten, zowel in het eigen laboratorium als mobiel bij de klant.
Opmerking
Op de website van WIKA vindt u meer informatie over de genoemde meetinstrumenten plus toebehoren (TR22A, T38, DMSU21SA, FLM-H, F3201, AZK02, B6578, E1932, CTD9350, CPH7000) evenals de kalibratieservice. Daar vindt u ook een overzicht van andere meetoplossingen voor de voedingsmiddelenindustrie. Hebt u verder nog vragen, dan helpt contact u graag verder.
Lees tevens onze artikelen
Membraandichtingssysteem met IO-Link, voor de voedingsmiddelenindustrie
Drukschakelaar voor veilige werking van voedselsilo’s
Niveaubewaking in melktanks met behulp van een procestransmitter
Drukcontrole in UHT-fabriek zonder besmettingsgevaar