Fermentación:

El fermentador es la unidad clave del proceso ya que es donde se va a producir el ácido cítrico a partir del crecimiento controlado de Aspergillus niger. En esta unidad van a influir numerosos factores: temperatura, agitación, concentración de oxigeno, nutrientes y pH son las más importantes.

El fermentador será llenado con las melazas, agua y nutrientes para posteriormente introducir el inóculo. El inóculo provendrá de otro fermentador de menor capacidad en el que se habrá desarrollado un cultivo crecido previamente en laboratorio. Es imprescindible inocular el microorganismo ya adaptado al medio y eliminar en lo posible el tiempo de latencia.

Se ha optado por el uso de fermentadores discontinuos que, aunque tienen una menor producción, tienen menor coste que los continuos y al estar su uso más implantado, se tiene una mayor experiencia en su manejo.

A la hora de adquirir un fermentador hay que tener en cuenta que posea un sistema adecuado de aireación y agitación para un óptimo crecimiento celular. También es importante tener un control de temperatura y pH al ser estos parámetros cruciales para el proceso. Para que no se den acumulaciones de microorganismos y facilitar su limpieza, ha de tener paredes internas totalmente lisas, además debe poder funcionar asépticamente durante el ciclo de producción.

También ha de buscarse un equipo con cierta versatilidad que permita hacer variaciones del proceso; debe de ser lo más sencillo de manejar y operar posible. Ha de tener una geometría similar a los otros de la planta de manera que se puedan hacer escalamientos y extrapolaciones.

Otros puntos a tener en cuenta son el coste de la unidad y sus posibles averías para prever en lo posible reparaciones y repuestos.

Sistema de agitación:

La agitación que requiere el sistema para la necesaria homogeneización del medio, vendrá dada por tres palas giratorias situadas en el eje central del fermentador, dispuestas en la parte de abajo, arriba y centro y girando aproximadamente a 70 u 80 rpm, aunque ha de ajustarse el valor óptimo una vez se encuentre en funcionamiento la planta.

Habrá una entrada de aire en el sistema de engranajes y que conectará con las palas de agitación. El aire entrará por estas palas a distintos puntos del fermentador, consiguiendo así una aireación más efectiva que teniendo una sola pala con entrada de aire. Se Tendrá así un mayor control de la entrada de aire en distintas zonas de la unidad.

Sistema de aireación:

El proceso necesita de un aporte de oxígeno importante ya que se consumirán 3 moles por cada mol de sacarosa. Para este aporte dentro del reactor se dispone de un sistema de aireación que proporciona una difusión homogénea de oxígeno. Es necesario evitar, en todo lo posible, las zonas muertas donde no lleguen burbujas y que restarían volumen útil de fermentador.

Existen dos claras posibilidades, usar oxígeno puro o utilizar el aire exterior. La primera posibilidad ahorra la esterilización necesaria para que ningúnmicroorganismo externo contamine el proceso, pero habría que adquirir regularmente el oxígeno gas, lo cual a la larga resultaría más caro. La segunda alternativa obliga a incorporar un sistema de esterilización del aire pero da libertad con respecto al suministro. Además la bibliografía consultada indica que el rendimiento del proceso en presencia de aire es ligeramente mayor que con oxígeno puro.

Se ha optado por utilizar aire del exterior como fuente de oxígeno, para la esterilización se usará un sistema de filtrado que retenga los microorganismos y partículas. El aire será introducido por soplantes y llegará a los filtros donde serán retenidas partículas y microorganismos para posteriormente ser conducido por una tubería hasta el fermentador, entrará en él y será difundido por el medio. De entre los diversos sistemas de filtración, debido al elevado volumen de aire requerido, se escoge un filtro de tipo cartucho.