Selon les prévisions, dix milliards de personnes vivront sur terre d’ici 2050. L’industrie alimentaire doit trouver de nouveaux moyens de garantir que la population mondiale croissante puisse être nourrie de manière durable. L’un de ces moyens est la nouvelle alimentation. Il s’agit d’ingrédients alimentaires biotechnologiques produits à partir de micro-organismes, tels que les protéines. La fermentation de la biomasse est un process courant pour la production de nouveaux aliments. Elle impose des exigences élevées aux instruments de mesure.
Fermentation de la biomasse : Production efficace de nouveaux aliments
La fermentation de la biomasse pour la nouvelle alimentation permet de produire des micro-organismes en grandes quantités et dans un délai relativement court. Les micro-champignons, les algues ou les levures se développent rapidement et se multiplient pendant la fermentation pour former une biomasse riche en protéines. L’ingrédient obtenu est tout aussi nutritif que les sources de protéines conventionnelles telles que la viande, le poisson, les œufs et les produits laitiers. De plus, il ne contient ni cholestérol ni graisses saturées.
Chaque micro-organisme a besoin de conditions de croissance optimales pour se développer comme il le souhaite. Cependant, d’autres micro-organismes peuvent également se développer dans un tel environnement et se multiplier en conséquence. Afin d’éviter de manière fiable une telle contamination, des conditions aseptiques doivent prévaloir tout au long du process de fermentation de la biomasse. Cela inclut les instruments de mesure intégrés dans le process de fermentation. Les instruments de conception hygiénique qui garantissent également un nettoyage sans résidus sont donc recommandés pour les tâches de surveillance dans le process.
Quels sont les défis posés par la fermentation de la biomasse ?
Le maintien de conditions aseptiques n’est cependant pas le seul critère essentiel pour une fermentation réussie de la biomasse. Les conditions de croissance optimales doivent rester constantes tout au long du process afin de maximiser la productivité. La surveillance des paramètres critiques nécessite donc une technologie de détection de haute qualité. Pour ce faire, WIKA dispose d’une large gamme d’instruments.
Solutions de mesure WIKA pour la fermentation de la biomasse en vue de la production de nouveaux aliments :
Instruments de mesure pour la fermentation de la biomasse en vue de la production de la nouvelle alimentation (de gauche à droite) : sonde à résistance TR22-A, transmetteur de pression DMSU21SA avec surveillance intégrée de la membrane, transmetteur de niveau magnétostrictif FLM-H et capteur de cisaillement F3201 pour la surveillance gravimétrique du niveau (y compris le kit de montage).
- Mesure de température :
La température est le paramètre de mesure critique lors de la fermentation. En effet, la croissance et la reproduction optimales des micro-organismes dépendent de la continuité de températures spécifiques. Tout écart par rapport à ces températures peut nuire au process et donc à la productivité. La précision est donc le premier critère de sélection des thermomètres utilisés pour mesurer la température, afin que l’utilisateur puisse contrôler précisément l’apport de chaleur. La sonde à résistance TR22-A, associée à un doigt de gant soudé en version hygiénique, répond par exemple à cette exigence.
Pour les process à forte sensibilité du produit, le TR22-A peut également être associé au transmetteur de température T38. Sa détection de dérive réelle signale immédiatement tout écart de température critique par rapport au capteur. Cela signifie que l’utilisateur peut se fier aux valeurs mesurées et n’a pas besoin d’attendre le prochain intervalle d’étalonnage pour détecter une dérive.
- Contrôle de la pression :
La pression est un autre paramètre de mesure essentiel pour les process dans le fermenteur. Elle est d’une importance primordiale pour l’intégrité structurelle et le fonctionnement. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes de grande taille. Le transmetteur de pression encastré DMSU21SA avec surveillance intégrée de la membrane peut être utilisé pour la surveillance de la pression, par exemple.
Ce système de mesure fonctionne avec une double membrane soudée, dont l’espace est évacué. Si la membrane côté process est endommagée, le vide est libéré et l’instrument de surveillance (pressostat) émet un signal d’alarme. L’utilisateur sait immédiatement si l’intégrité aseptique est menacée. La seconde membrane maintient l’étanchéité du process jusqu’à ce que le dommage soit réparé. Cela garantit que l’instrument de mesure ne présente aucun danger pour le process. - Détection de niveau :
Le niveau de remplissage du fermenteur est tout aussi important pour le process de fermentation que la pression et la température. Il influence le mélange, l’aération et le volume du milieu de culture. La méthode de détection continue du niveau dépend à son tour de l’état de la biomasse. La mesure par flotteur convient aux milieux à faible viscosité, par exemple avec le transmetteur de niveau magnétostrictif modèle FLM-H. Le flotteur est conçu de telle sorte qu’il permet de mesurer le niveau de la biomasse. Le flotteur est conçu de manière à ne pas être affecté par la mousse et les bulles d’air. Le principe de mesure magnétostrictif offre également une grande précision.
D’autre part, les biomasses plus fermes dans le fermenteur favorisent le contrôle de niveau gravimétrique, c’est-à-dire le contrôle de niveau par pesage de la cuve et de son contenu. Pour cette méthode de mesure sans contact direct avec le produit, il est recommandé d’utiliser des capteurs de pesage, tels que le modèle F3201 à cisaillement. Le capteur mesure de manière extrêmement précise et présente une grande stabilité à long terme. WIKA fournit l’instrument de mesure avec le kit de montage (modèle AZK02), la boîte de jonction (modèle B6578) et l’écran (modèle E1932) en tant qu’unité assemblée et prête à être installée.
Un étalonnage régulier est essentiel pour obtenir un résultat de mesure précis
Compte tenu des exigences élevées imposées à l’instrumentation de mesure, un étalonnage régulier est indispensable. Les utilisateurs peuvent tester les instruments de mesure de température et de pression directement dans le système, par exemple avec le four d’étalonnage modèle CTD9350 et le calibrateur de process portable modèle CPH7000. De plus, nous offrons un service d’étalonnage avec des certificats COFRAC, aussi bien dans notre laboratoire que de manière mobile directement sur site.
Note
Sur notre site Internet WIKA, vous trouverez de plus amples informations sur les instruments de mesure et les accessoires mentionnés (TR22A, T38, DMSU21SA, FLM-H, F3201, AZK02, B6578, E1932, CTD9350, CPH7000) ainsi que sur le service d’étalonnage. Vous y trouverez également un aperçu d’autres solutions de mesure pour l’industrie alimentaire. Si vous avez des questions, votre contact se fera un plaisir de vous aider.