Le but essentiel du traitement de l’air de fermentation
Dans l’industrie de la fermentation aérobie, la croissance et le métabolisme des micro-organismes nécessitent une consommation importante d’oxygène. Or, l’air ambiant contient des poussières, de l’eau, des huiles ainsi que diverses bactéries contaminantes; s’il est introduit directement dans le fermenteur, il risque aisément de provoquer une contamination par ces germes indésirables, entraînant l’échec de la fermentation ou une dégradation de la qualité du produit. Par conséquent, l’air destiné au système de fermentation doit faire l’objet d’un traitement physique et chimique rigoureux afin de répondre aux exigences du procédé.
Exigences en matière de désinfection et de filtration
L’asepsie constitue l’élément essentiel du traitement de l’air en fermentation. La désinfection de l’air repose généralement sur la filtration sur média, qui permet, grâce à un système de filtration multicellulaire, d’intercepter progressivement les micro-organismes.
- Préfiltration avant: Principalement utilisé pour capturer les particules de poussière, les gouttelettes d’eau et les gouttelettes d’huile présentes dans l’air, afin de protéger les filtres de précision situés en aval et d’en prolonger la durée de vie.
- Filtration de désinfection en bout de ligne: On utilise généralement des éléments filtrants microporeux à très faible diamètre de pore ou des éléments filtrants en métal fritté, afin de garantir que l’air introduit dans le fermenteur soit absolument stérile, avec un taux d’interception répondant à des normes extrêmement élevées.
Hors eau et contrôle de la température et de l’humidité
Lorsque l’air est comprimé par un compresseur, son humidité relative augmente considérablement et, après refroidissement, il se condense facilement en eau liquide. L’humidité peut entraîner le détrempage du filtre bactériologique; cela accroît non seulement la perte de charge à l’écoulement de l’air, mais dégrade également la structure du matériau filtrant, compromettant ainsi l’efficacité de la filtration bactériologique.
- Refroidissement et élimination de l’eau: L’air comprimé à haute température doit être refroidi dans un refroidisseur et soumis à un séparateur de gouttelettes afin d’éliminer l’eau liquide libre.
- Chauffage déshumidifiantL’air saturé, après déshumidification, doit être réchauffé afin de réduire son humidité relative et garantir que l’air soit sec au moment d’entrer dans le filtre terminal.
Élimination des huiles et exigences de propreté
Les composés gras présents dans l’air peuvent non seulement obstruer les micropores des filtres et accroître la consommation d’énergie, mais aussi exercer une toxicité sur certains micro-organismes sensibles, perturbant ainsi leurs voies métaboliques.
- Contrôle à la sourceDans la mesure du possible, l’atelier de fermentation devrait privilégier l’utilisation de compresseurs d’air sans huile afin de supprimer à la source toute contamination par l’huile.
- Dégraissage en profondeur: Lorsque l’on utilise un compresseur à vis lubrifié, il est impératif d’installer en amont du réseau une filtration efficace destinée à éliminer les huiles ainsi qu’un dispositif d’adsorption sur charbon actif, afin de réduire la teneur en huile de l’air à un niveau extrêmement faible.
Stabilité de la pression et du débit
Le processus de fermentation requiert une teneur élevée en oxygène dissous, et la stabilité de l’alimentation en air influe directement sur le niveau d’oxygène dissous dans le fermenteur.
- Adaptation de la pressionLa pression d’alimentation en gaz doit surmonter la pression statique du niveau de liquide dans le fermenteur, les pertes de charge dans les conduites et la perte de charge du filtre, afin de maintenir une pression positive à l’intérieur du réacteur et d’empêcher la remontée d’air ambiant.
- Le trafic est stableLa conception du réseau de canalisations doit être rationnelle afin d’éviter des fluctuations importantes de la pression. Le système doit être équipé d’un dispositif de régulation de pression et de vannes de réglage du débit, permettant un contrôle précis en fonction des besoins en oxygène propres à chaque phase de la fermentation.