발효 탱크의 온도 제어 공정의 핵심은 발효 체계의 온도 안정을 유지하고 미생물/세포의 대사 수요에 적응하는 것이며, 전체적으로 온도 제어 시스템 구성과 공정 집행 논리 두 부분으로 나눌 수 있으며, 구체적으로 다음과 같다.

1. 온도 제어 시스템 핵심 구성 요소
① 클램프/튜브: 발효 탱크의 주요 환열 구조로, 클램프는 탱크의 외벽을 감싸고, 튜브는 탱크 안에 내장되어 있으며, 둘 다 환열 매체를 유통하여 온도 조절을 실현한다.
② 온도 제어 유닛: 고저온 일체형 또는 냉수기 (가열 모듈 포함) 를 여러 대 장착하여 클램프/튜브에 항온 매체를 제공하고, 동시에 온도 센서, 온도 제어 밸브, 순환 펌프 등 부품을 집적한다.

③ 모니터링 및 제어 시스템: 탱크 내에 백금 저항 등 온도 센서를 설치하여 발효액 온도 데이터를 실시간으로 수집하고, PLC 또는 공정 제어 시스템을 통해 온도 제어 단위와 연동하여 폐쇄 루프 조절을 실현한다.
2. 구체적인 온도 제어 공정 논리
① 예열 단계: 발효 전, 온도 제어 단위는 가열 후의 매체 (예: 도열유, 순수한 물) 를 출력하고, 클램프/튜브 순환을 거쳐 탱크 내 배지 또는 빈 탱크를 사전 설정 발효 시작 온도 (예: 28-37 ℃, 균종에 따라 정함) 로 가열하여 접종 후 미생물이 빠르게 대사를 시작할 수 있도록 확보한다.
② 발효단계
온도를 낮추는 것을 위주로 한다: 미생물 발효 과정은 대량의 대사열을 방출하는데, 이때 온도 제어 단위는 냉각 모드로 전환하여 저온 매체를 수송하여 여분의 열량을 가져가고, 설정 온도를 정확하게 유지한다;온도 변동이 발생하면 미디어 유량 또는 온도 조절 밸브 개수가 자동으로 조절되어 국지적인 과냉/과열을 방지합니다.
특수 장면 가열: 저온 발효 균종 (예를 들어 일부 유산균) 또는 환경 온도가 너무 낮아 탱크의 온도가 떨어질 때 온도 제어 유닛은 가열 모듈을 가동하여 열을 보충하여 온도를 안정시킨다.
③ 발효 후 단계: 발효가 완료되면 필요에 따라 온도 제어 시스템을 통해 온도를 조절할 수 있다 (예를 들어 가열 불활성화 균종, 또는 온도를 낮추어 발효액을 보존한다). 후속 추출 공정을 준비한다.
3. 공정 핵심 요구 사항
① 균일성: 클러치 구조를 최적화하고 믹서 장치(온도 조절 배합)를 증설하여 탱크 내의 서로 다른 지역의 온도 편차가 ≤±1 ℃ 임을 보장하고 국부적인 온도 차이가 균종의 활성에 영향을 주지 않도록 한다.
② 응답 신속성: 온도 제어 시스템은 신속한 열 교환 능력을 갖추어야 하며, 발효 과정 중 대사열이 급증하는 상황에 대응하여 온도가 임계치를 초과하여 발효에 실패하는 것을 방지해야 한다.
③ 매체 호환성: 환열 매체는 발효 체계 (예를 들어 제약 업계는 순화수, 식품급 열전도유를 사용해야 함) 에 적합해야 하며, 매체 순환 회로의 보온과 방부 처리를 잘 해야 한다.