ถังหมัก

ถังหมักหรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องหมัก เป็นถังที่ใช้สำหรับกระบวนการหมักในหลายๆ อุตสาหกรรม เช่น ไบโอเทคโนโลยี ยาและเคมีภัณฑ์ อาหารและเครื่องดื่ม และการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ถังหมักจะให้สภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้สำหรับการเจริญเติบโตและการเผาผลาญของไมโครโบร์ ได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อยีสต์ หรือรา ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการหมัก

ถังหมัก (Fermentation Tank) คืออะไร?

ถังหมัก (Fermentation Tank) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการหมักในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น ไบโอเทคโนโลยี, อุตสาหกรรมยา, เคมี, อาหารและเครื่องดื่ม, รวมถึงการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ถังหมักมีบทบาทสำคัญในการให้สภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ เพื่อกระตุ้นให้เกิดการเจริญเติบโตและการเผาผลาญของจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย, ยีสต์ หรือรา ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

 

หลักการของถังหมัก

ถังหมักทำงานโดยการควบคุมสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับจุลินทรีย์ในการเจริญเติบโตและเผาผลาญสารต่าง ๆ ในกระบวนการหมัก สิ่งนี้อาจรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ ค่า pH ปริมาณออกซิเจน และสารอาหารที่จุลินทรีย์ต้องการ การผสมหรือปั่นกวนในถังจะช่วยให้กระบวนการเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

 

องค์ประกอบของถังหมัก

1. ตัวถัง: ทำจากสแตนเลสหรือวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อน
2. ระบบการปั่นกวน: ใช้เพื่อผสมส่วนผสมให้กระจายอย่างสม่ำเสมอ
3. ระบบควบคุมอุณหภูมิ: ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่
4. เซนเซอร์ pH: ใช้สำหรับควบคุมค่า pH
5. ระบบเพิ่มออกซิเจน: ใช้ในกรณีของการหมักแบบแอโรบิก
6. ระบบฆ่าเชื้อ: ป้องกันการปนเปื้อนจากสิ่งสกปรก
7. ระบบการควบคุมและติดตาม: เพื่อควบคุมกระบวนการให้เป็นไปตามที่ต้องการ

 

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากถังหมัก

1. แอลกอฮอล์ (จากการหมักยีสต์)
2. กรดซิตริก
3. เบียร์และไวน์
4. เชื้อเพลิงชีวภาพ (ไบโอดีเซล, เอทานอล)
5. โยเกิร์ตและผลิตภัณฑ์นมหมัก

 

ราคาโดยประมาณของถังหมัก

ราคาของถังหมักจะขึ้นอยู่กับขนาดและฟังก์ชันเสริมที่มี ราคาสำหรับถังหมักขนาดเล็กอาจเริ่มต้นที่ประมาณ 100,000 – 500,000 บาท ในขณะที่ถังหมักอุตสาหกรรมขนาดใหญ่จะมีราคาหลายล้านบาท

 

ข้อดีข้อเสียของถังหมัก

ข้อดี

1. การควบคุมสภาพแวดล้อมอย่างแม่นยำ
2. เพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต
3. ลดการปนเปื้อนและรักษาความสะอาดได้ง่าย

ข้อเสีย

1. ราคาสูง
2. การบำรุงรักษาที่ซับซ้อน
3. ใช้พื้นที่มากในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

 

วิธีการเลือกถังหมัก

1. เลือกตามขนาดที่เหมาะสมกับปริมาณการผลิต
2. พิจารณาฟังก์ชันเสริม เช่น การควบคุมค่า pH และอุณหภูมิ
3. วัสดุที่ใช้ควรทนทานและง่ายต่อการทำความสะอาด
4. ตรวจสอบคุณภาพของระบบการปั่นกวนและระบบการควบคุมอื่น ๆ

 

วัตถุดิบที่ใช้กับถังหมัก

1. น้ำตาลสำหรับการหมักเบียร์และไวน์
2. เชื้อจุลินทรีย์ (แบคทีเรีย, ยีสต์, รา)
3. สารอาหารเสริมสำหรับจุลินทรีย์
4. สารอินทรีย์จากธรรมชาติ

 

ประวัติความเป็นมาของเทคโนโลยีถังหมัก

เทคโนโลยีการหมักมีการใช้งานมาหลายพันปี โดยเริ่มต้นจากการหมักเพื่อผลิตแอลกอฮอล์และผลิตภัณฑ์อาหาร ในช่วงศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์เช่น Louis Pasteur ได้เริ่มเข้าใจกลไกของการหมักมากขึ้น รวมถึงการค้นพบว่าจุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการหมัก พัฒนาไปจนถึงการสร้างถังหมักที่ควบคุมสภาพแวดล้อมได้อย่างแม่นยำในปัจจุบัน

 

ประวัติของถังหมักมีความเป็นมายาวนานและเชื่อมโยงกับการพัฒนาการหมักในมนุษยชาติที่ใช้กระบวนการหมักเพื่อผลิตอาหารและเครื่องดื่มที่มีคุณค่าทางโภชนาการ และมีการพัฒนามาเป็นลำดับในหลายวัฒนธรรม

ยุคโบราณ: กระบวนการหมักถูกค้นพบและใช้งานมาตั้งแต่ 7,000 ปีก่อนคริสตกาลในแถบเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และเมโสโปเตเมีย ในยุคนั้น ถังหมักหรือภาชนะหมักที่ใช้กันทั่วไปมักทำจากวัสดุที่หาง่ายในธรรมชาติ เช่น ดินเผา หรือหิน การหมักถูกใช้ในการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ เช่น เบียร์และไวน์ รวมทั้งการถนอมอาหารในรูปแบบต่าง ๆ

อียิปต์และจีนโบราณ: ชาวอียิปต์โบราณใช้ภาชนะดินเผาขนาดใหญ่ในการหมักข้าวสาลีเพื่อผลิตเบียร์และขนมปัง ในขณะเดียวกัน ชาวจีนก็ใช้ถังหมักทำจากหินเพื่อหมักข้าวและถั่วเหลืองในการผลิตซีอิ๊วและเต้าหู้ ซึ่งเป็นกระบวนการหมักที่ยังคงสืบทอดมาจนถึงปัจจุบัน

ยุคกลาง: ในยุโรปถังหมักไม้เริ่มถูกใช้อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตไวน์และเบียร์ ถังหมักไม้มีข้อดีในการรักษาความชุ่มชื้นและความเย็นซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหมัก นอกจากนี้ การหมักยังถูกใช้ในกระบวนการถนอมอาหาร เช่น การหมักผักดองและเนื้อเค็มในถังไม้

ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม: ในช่วงศตวรรษที่ 19 กระบวนการหมักได้รับการศึกษามากขึ้นในระดับวิทยาศาสตร์ หลุยส์ ปาสเตอร์ (Louis Pasteur) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้ที่ค้นพบว่าแบคทีเรียและยีสต์เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญในการหมัก เขาพัฒนาทฤษฎีการหมักเชิงวิทยาศาสตร์ที่นำไปสู่การปรับปรุงกระบวนการหมักอย่างมีประสิทธิภาพ

ถังหมักยุคใหม่: เมื่อเข้าสู่ศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยีถังหมักเริ่มพัฒนาอย่างก้าวกระโดด มีการนำโลหะ เช่น สแตนเลส มาใช้แทนไม้และหินในการผลิตถังหมัก เนื่องจากสแตนเลสมีคุณสมบัติทนทาน ไม่เป็นสนิม และสามารถทำความสะอาดได้ง่าย ถังหมักแบบโลหะยังสามารถควบคุมอุณหภูมิได้ดีกว่า ทำให้สามารถผลิตอาหารและเครื่องดื่มได้คุณภาพสูงขึ้น

ในปัจจุบัน ถังหมักถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดื่ม และยาทั่วโลก ถังหมักที่มีระบบควบคุมขั้นสูงยังสามารถควบคุมปัจจัยต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และค่า pH ได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถพัฒนาและผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพและมีความปลอดภัย

ลักษณะสำคัญและฟังก์ชันของถังหมัก

1. การสร้าง ถังหมักมักเป็นถังทรงกระบอกที่ทำจากสแตนเลสหรือวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อน รูปแบบและขนาดของถังสามารถแตกต่างกันไปตามความต้องการ ตั้งแต่ถังหมักขนาดเล็กที่ใช้ในห้องปฏิบัติการจนถึงถังหมักขนาดใหญ่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจำนวนมาก

2. ระบบการปั่นกวน ถังหมักมักมีระบบการปั่นกวน เช่น อิมเพลอร์ สติเรอร์ หรือบัฟเฟิล เพื่อผสมส่วนผสมในถังหมักและให้สารอาหาร ออกซิเจน และไมโครโบร์ไปไปทั่วถังอย่างสม่ำเสมอ

3. การควบคุมอุณหภูมิ อุณหภูมิเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญในการหมัก เนื่องจากมีผลต่ออัตราการเจริญเติบโตและกิจกรรมของไมโครโบร์ ถังหมักมักมีระบบที่ควบคุมอุณหภูมิ เพื่อรักษาช่วงอุณหภูมิที่ต้องการสำหรับกระบวนการหมัก

4. การควบคุมค่า pH ค่า pH ก็มีความสำคัญต่อกระบวนการหมัก เนื่องจากมีผลต่อกิจกรรมและผลผลิตของไมโครโบร์ ถังหมักอาจมีเซนเซอร์ pH และระบบควบคุมอัตโนมัติเพื่อปรับและรักษาค่า pH ในช่วงที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการหมักแต่ละประเภท

5. การเพิ่มออกซิเจน ออกซิเจนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการหมักแบบแอโรบิก ซึ่งไมโครโบร์ต้องการออกซิเจนเพื่อเผาผลาญสารอาหารและผลิตสารผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ถังหมักถูกออกแบบให้มีระบบการเพิ่มออกซิเจนที่ควบคุมได้เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตและเผาผลาญของไมโครโบร์

6. การฆ่าเชื้อและการรักษาความสะอาด ถังหมักต้องถูกฆ่าเชื้อก่อนใช้เพื่อกำจัดสิ่งสกปรกที่อาจมีอันตรายต่อกระบวนการหมัก สามารถใช้วิธีการเช่น การใช้ไอน้ำ การใช้สารเคมี หรือการออโตคลาฟ นอกจากนี้ ถังหมักถูกออกแบบมีคุณสมบัติที่รักษาความสะอาดตลอดการใช้งาน เช่น การซีลสนิท เครื่องกรองอากาศที่สะอาด และช่องเข้าที่สะอาด

7. ระบบการควบคุมและการติดตาม ถังหมักรุ่นใหม่มักจะมีระบบการควบคุมและติดตามขั้นสูง เพื่อปรับและปรับปรุงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ค่า pH ความเร็วการเคลื่อนที่ อัตราการเพิ่มออกซิเจน และการให้สารอาหาร ระบบเหล่านี้ช่วยให้การหมักมีประสิทธิภาพและปรับปรุงได้อย่างแม่นยำ

8. การเก็บเกี่ยวและการกู้คืนผลิตภัณฑ์ เมื่อกระบวนการหมักเสร็จสิ้น ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจะต้องถูกเก็บเกี่ยวจากถังหมัก ซึ่งอาจรวมถึงการแยกสารออกจากสิ่งสกปรก และทำขั้นตอนการทำงานต่อไป เช่น กรอง หรือใช้เครื่องกลึงสี เพื่อการกู้คืนผลิตภัณฑ์และการตัดสินใจสำหรับการใช้งานต่อไป หลังจากนั้น ถังหมักสามารถเริ่มกระบวนการหมักใหม่ได้ทันที

โดยรวมแล้ว ถังหมักเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมไบโอปรอสเซสซิ่งสำหรับการผลิตสินค้าหลากหลายชนิด เช่น สารประกอบเคมี ยา เชื้อเพลิงชีวภาพ อาหารและเครื่องดื่ม โดยให้สภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้สำหรับการเจริญเติบโตและการผลิตสินค้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ