Systèmes d'agriculture cellulaire – Traitement en aval
Récolte
La récolte de cellules est une étape clé dans la production basée sur la fermentation, et le choix du système de séparation a un impact considérable sur la qualité du produit, le rendement et le coût du traitement en aval. Il est donc essentiel d'adapter le système de récolte au type de processus et aux micro-organismes utilisés pour obtenir un rendement élevé de l'usine.
Récolte de cellules
Alfa Laval fournit des équipements de séparation à l'industrie de la fermentation depuis plusieurs décennies. Nous proposons des séparateurs à disques et des décanteurs pour tous les types de cellules et toutes les tailles d'installations. Nos spécialistes en applications vous aident à sélectionner le système de séparation idéal pour vous.
Décanteurs centrifuges
L'efficacité de la séparation au stade de la récolte détermine dans une large mesure le rendement du processus. C'est pourquoi le choix d'un équipement de séparation adapté à votre processus et à votre micro-organisme est essentiel pour obtenir des résultats optimaux.
Pour les processus de fermentation de la biomasse, les décanteurs centrifuges Alfa Laval Foodec sont largement considérés comme le meilleur choix en raison de leur capacité exceptionnelle de traitement des solides, de leur nettoyabilité de premier ordre, de leur conception hygiénique et de leurs faibles besoins de maintenance.
Les unités Foodec sont disponibles avec une décharge de liquide par gravité à deux phases ou une décharge de liquide sous pression (turbine centripète) qui peut être utilisée lorsque la formation de mousse constitue un problème.
En cas de variations dans l'alimentation, les décanteurs Foodec peuvent également être équipés du PondCtrl Alfa Laval, un système automatisé permettant de contrôler le niveau de liquide dans le décanteur centrifuge pendant le fonctionnement. PondCtrl permet des ajustements rapides du processus de séparation, accélère le nettoyage et facilite les procédures de démarrage et d'arrêt, ce qui se traduit par une augmentation du temps de fonctionnement et du rendement.
Séparateurs
Un séparateur Alfa Laval est le choix idéal pour les tâches de récolte plus rigoureuses. Par exemple, le séparateur Alfa Laval Bactofuge permet de retirer les cellules microbiennes des bouillons à haute densité dans les applications de fermentation industrielle. Grâce à l'évacuation continue des solides, un séparateur Bactofuge offre un débit exceptionnel, même avec des charges cellulaires élevées.
Doté de la conception hermétique unique d'Alfa Laval, le Bactofuge assure une accélération très douce du bouillon, ce qui permet une lyse cellulaire minimale et une séparation plus efficace. La conception hermétique réduit également la consommation d'énergie jusqu'à 40 %. En outre, elle assure un environnement exempt d'air à l'intérieur du séparateur, minimisant ainsi la formation de mousse et le risque de contamination.
Purification
Une étape de purification, où les impuretés sont éliminées, est souvent nécessaire avant la formulation finale du produit. La conception du processus de purification diffère selon qu'il s'agit de produire de la biomasse ou un ingrédient spécifique.
Élimination des impuretés par lavage
Pour les processus de fermentation de la biomasse, la purification est souvent effectuée par lavage du produit. Tout d'abord, de l'eau est ajoutée aux cellules récoltées, ensuite un ou plusieurs séparateurs ou décanteurs éliminent l'excès d'eau et les impuretés.
Purification à l'aide de membranes
Dans la fermentation de précision, le produit est un ingrédient spécifique du liquide, et certaines impuretés fines en suspension sont encore présentes après la récolte. Celles-ci peuvent être éliminées dans un processus de microfiltration ou d'ultrafiltration ouverte, où la protéine cible (ou d'autres molécules) est récupérée dans le perméat tandis que les impuretés en suspension sont retenues.
Il est également possible d'utiliser une membrane d'ultrafiltration fine si la molécule cible doit être purifiée des impuretés solubles fines. Dans ce processus, l'eau est ajoutée juste avant l'étape de filtration. L'eau et les composés à faible poids moléculaire, comme le sucre et les sels, passent à travers la membrane tandis que le produit reste dans le rétentat.
Concentration
L'une des dernières étapes d'un processus de production de protéines par fermentation consiste à concentrer le produit en éliminant l'excès d'eau. Cette étape peut se dérouler de deux manières, par évaporation ou par filtration sur membrane.
Concentration par évaporation
Alfa Laval propose deux systèmes d'évaporation différents, AlfaVap et AlfaFlash. Tous deux sont basés sur la technologie des échangeurs thermiques à plaques, ce qui présente des avantages tels que :
- Taille compacte – un système d'évaporation Alfa Laval est beaucoup plus petit que les systèmes tubulaires correspondants
- Le chauffage doux et les courts temps de rétention les rendent particulièrement adaptés aux produits sensibles à la chaleur avec un risque de dégradation et de décoloration
- Entretien minimal et longue durée de fonctionnement grâce à l'effet autonettoyant des échangeurs thermiques à plaques
- Fiabilité opérationnelle très élevée
AlfaVap est conçu pour les liquides à encrassement faible ou moyen, et AlfaFlash pour les liquides à encrassement élevé.
Concentration par filtration membranaire
Une autre façon de concentrer le produit final est d'utiliser des membranes fines pour éliminer l'excès d'eau. Dans ce cas, le produit est concentré au fur et à mesure que l'eau est éliminée à travers la membrane.
Les membranes d'osmose inverse et de nanofiltration d'Alfa Laval conviennent parfaitement à cette application. Principaux avantages de la filtration membranaire par rapport à l'évaporation : le produit n'est pas chauffé, ce qui élimine les risques de dégénérescence et de décoloration, et la consommation d'énergie est beaucoup plus faible.
Systèmes de traitement en aval complets
Alfa Laval peut fournir des solutions complètes où les équipements de récolte, de purification et de concentration du bioréacteur sont intégrés dans une ligne de transformation en fonctionnement et reliés à des équipements hygiéniques de transfert des fluides et d'échange thermique tels que des vannes, des pompes, des tuyauteries et des échangeurs thermiques. En outre, Alfa Laval peut fournir des solutions d'automatisation qui permettent un contrôle précis et une surveillance aisée de l'ensemble du processus.
