Nel campo delle biotecnologie, molte innovazioni nascono in laboratorio:
I microrganismi producono enzimi, generano composti innovativi o sviluppano un processo industriale.
Nei piccoli reattori tutto funziona bene. Ma quando si passa alla produzione industriale, emerge una sfida fondamentale:
Come aumentare la portata di un processo di fermentazione senza compromettere l’efficienza né la qualità?
Se hai risposto “scalare la fermentazione”, devo dirti che hai indovinato.
La scalare della fermentazione permette di aumentare il volume di produzione mantenendo le condizioni ottimali del processo.
Fasi della scalare:
- Laboratorio (1–10 L): ottimizzazione dei microrganismi, dei terreni di colturae dei parametri di base.
- Impianto pilota (10–50 L): convalidare il processo su volumi maggiori e individuare eventuali problemi.
- Produzione industriale (da 100 litri): fermentatori progettati per funzionare in modo stabile e produrre grandi quantità.
Dobbiamo però tenere presente che la scalabilità comporta una serie di sfide.
Con l’aumentare del volume del reattore sorgono sfide importanti:
Trasferimento di ossigeno (kLa): essenziale nelle fermentazioni aerobiche; dipende dall’aerazione e dall’agitazione.
Miscelazione del mezzo: prevenire la formazione di zone con differenze di nutrienti, ossigeno o temperatura.
Controllo della temperatura: il calore metabolico si accumula; viene regolato tramite camicie di raffreddamento o scambiatori.
Controllo del pH: fondamentale per la stabilità del prodotto; viene regolato tramite sensori e sistemi automatici
Molti si chiederanno: «Come potremo superare queste sfide?»
Si potrebbe dire che gran parte del successo dipende dalla progettazione del bioreattore: dalla sua geometria e dai materiali utilizzati, dai sistemi di agitazione e aerazione o dai sensori di automazione.
Una progettazione adeguata garantisce processi stabili e riproducibili, anche in caso di grandi volumi di produzione.
Un altro aspetto di fondamentale importanza è l’impianto pilota.
Gli impianti pilota consentono di:
Convalidare il processo su scala più ampia.
Ottimizzare i parametri operativi.
Ridurre i rischi prima di investire nella produzione industriale.
Si tratta di un passo cruciale per garantire la fattibilità di qualsiasi bioprocesso industriale.
In conclusione, scalare un processo richiede biotecnologia avanzata + ingegneria incentrata su processi efficienti, stabili e scalabili. E di questo noi di Techmi Group ne sappiamo qualcosa: da oltre 25 anni progettiamo sistemi di fermentazione industriale, dagli impianti pilota alle produzioni complete.
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