همانطور که تولید زیستی، تخمیر مواد غذایی، تولید داروی زیستی و بیوتکنولوژی کشاورزی همچنان به پیشرفت خود ادامه میدهند، تخمیرکنندههای مقیاس صنعتی-برای طیف وسیعی از کاربردها در حال توسعه هستند. فرآیندهای مختلف به سطوح مختلف اختلاط، انتقال اکسیژن، کنترل محیطی و اتوماسیون نیاز دارند. در نتیجه، سیستمهای تخمیر صنعتی در پیکربندیهای مختلفی در دسترس هستند که هر کدام برای رفع نیازهای تولید خاص طراحی شدهاند.
بر اساس حالت عملکرد، سیستمهای تخمیر صنعتی را میتوان بهعنوان سیستمهای دستهای، تغذیه-دستهای و پیوسته دستهبندی کرد. در تخمیر دستهای، فرهنگ در یک چرخه تولید مشخص پردازش میشود، که آن را به یک رویکرد ثابت-برای بسیاری از فرآیندهای تولید مرسوم تبدیل میکند. تخمیر دستهای{4}}تغذیهای اجازه میدهد تا مواد مغذی یا بسترها به تدریج یا در مراحل خاصی بر اساس نیازهای کشت اضافه شوند و انعطافپذیری بیشتری در کنترل فرآیند فراهم میکند. تخمیر پیوسته شامل تامین مداوم محیط تازه و در عین حال حذف بخش مربوطه از کشت است که به سیستم اجازه می دهد تحت شرایط نسبتاً پایدار برای فرآیندهای مناسب برای تولید مداوم عمل کند.
بر اساس مکانیسمهای همزدن و انتقال جرم گاز-مایع، سیستمهای صنعتی متداول شامل تخمیرکنندههای مکانیکی همزن، تخمیرکنندههای انتقال هوایی و دیگر پیکربندیهای بیوراکتور تخصصی هستند. تخمیرکنندههای هم زده مکانیکی از شفت و پروانههای موتوری- برای ارائه اختلاط مؤثر و انتقال اکسیژن قابل تنظیم استفاده میکنند که باعث میشود به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی قابل استفاده باشند. سیستم های حمل و نقل هوایی اساساً بر گردش گاز{3} در داخل کشتی متکی هستند. طراحی نسبتا ساده آنها می تواند آنها را برای فرهنگ های خاصی که به برش مکانیکی حساس تر هستند مناسب کند.
تخمیرهای صنعتی را نیز می توان با توجه به نوع کشت بیولوژیکی و کاربرد مورد نظر طراحی کرد. سیستم های مورد استفاده برای تخمیر میکروبی معمولاً بر اختلاط کارآمد، انتقال اکسیژن و تحویل مواد مغذی تأکید دارند. تخمیرکننده های طراحی شده برای کشت سلولی حیوانی یا گیاهی ممکن است بر کنترل شرایط برشی، حفظ محیط کشت پایدار و بهینه سازی تبادل گاز تاکید بیشتری داشته باشند. بنابراین ویژگیهای بیولوژیکی کشت نقش مهمی در تعیین استراتژی مناسب طراحی و کنترل رگ دارد.
علاوه بر این، تخمیرهای صنعتی را می توان با کنترل دما، تنظیم pH، نظارت بر اکسیژن محلول، تغذیه، مدیریت فوم و سیستم های اتوماسیون با توجه به نیازهای فرآیند مجهز کرد. برخی از سیستمها را میتوان با لولهکشی فرآیند، سیستمهای تمیز کردن و تجهیزات استریلسازی ادغام کرد تا بستر تولید جامعتری ایجاد کند.
هیچ پیکربندی تخمیرکننده واحدی وجود ندارد که برای هر فرآیند صنعتی مناسب باشد. انتخاب تجهیزات باید سیستم بیولوژیکی، مقیاس تولید، استراتژی فرآیند، اکسیژن مورد نیاز، ویژگی های اختلاط و سطح مطلوب اتوماسیون را در نظر بگیرد. همانطور که تولید زیستی همچنان در حال توسعه است، انتظار می رود سیستم های تخمیر صنعتی به طور فزاینده ای تخصصی، مدولار و هوشمند شوند و راه حل های تجهیزات انعطاف پذیرتری را برای تولید در مقیاس بزرگ در صنایع مختلف ارائه کنند.