فرمانتور قلب هر فرآیند بیوشیمیایی است زیرا محیطی را برای میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کند تا رشد بهینه را به دست آورند و متابولیت‌هایی را برای تبدیل زیستی و تبدیل زیستی بسترها به محصولات مطلوب تولید کنند. راکتورهای بیولوژیکی را می توان بر اساس نیازهای رشد موجودات طراحی و تولید کرد. بیو راکتورها ماشین هایی هستند که می توانند برای تبدیل مواد بیولوژیکی به محصولات تجاری به کار گرفته شوند. این دستگاه را می توان برای تولید آنزیم های مختلف و سایر فرآیندهای کاتالیز زیستی استفاده کرد.
فرمانتور، بیوراکتور یا تخمیر کننده ظروف بزرگی هستند که معمولا از فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل ساخته میشوند چونکه جنس بدنه آن باید ضد پوسیدگی و خوردگی باشد و قادر به تحمل فشار و دمای بالا باشد. فرمانتورها میتوانند ظرفیت نگهداری هزارن لیتر مایع را داشته باشند و برای رشد ارگانیسم ها، قارچ ها و باکتری ها در مقادیر بالای تجاری مثل کپک پنی سیلیوم برای تولید داروی پنی سیلین که یک آنتی بیوتیک است کاربرد دارد.
فرمانتور شبیه یک سیلندر یا استوانه بزرگ است که از بالا و پایین بسته شده است که ورود و خروج مواد به داخل یا خارج آن از طریق لوله ها و اتصالات مرتبط با آن انجام میگیرد. این دستگاه در واقع نوعی راکتور است که در آن واکنش های بیوشیمیایی و بیولوژیکی مثل تخمیر در شرایط کاملا کنترل شده اتفاق می افتد و باعث تولید محصول خاصی مثل ماءالشعیر میشود.
با توجه به اینکه بیوراکتور یا فرمانتور باید محیط مناسبی برای تخمیر و تولید مواد بیوشیمیایی فراهم کند که واکنش های بیولوژیکی با حداکثر کارایی در آن انجام شود لذا باید امکانات لازم برای هم زدن، هوادهی، کنترل دما، کنترل PH و دریچه های ورودی و خروجی تحت کنترل را داشته باشد. به ظور کلی یک فرمانتور تخمیر کننده باید موارد زیر را فراهم کند:
- هم زدن مواد داخل فرمانتور بدون آسیب رساندن به سلول های زنده
- هوادهی برای واکنش های هوازی جهت تأمین CO2
- توانایی پایش و تنظیم دقیق دما برای ایجاد محیط مناسب رشد سلول ها
- کنترل مقدار PH محیط داخل مخزن تخمیرکننده
- تزریق مواد مغذی به داخل مخزن و تخلیه زباله های بیولوژیکی
طراحی و نحوه عملکرد یک بیوراکتور بر اساس تولید یک ارگانیسم و شرایط بهینه مورد نیاز برای رسیدن به محصول مورد نظر، ارزش تجاری محصول و مقیاس تولید آن است. طراحی خوب فرمانتور به بهبود بهره وری و ارائه محصولات با کیفیت بالاتر با قیمت کمتر منجر میشود. تخمیرکننده دستگاهی است که از ویژگی‌های مختلفی مانند سیستم میکسر، سیستم اکسیژن رسانی، سیستم کنترل کف و انواع سیستم‌های دیگر مانند سیستم کنترل دما و pH، پورت‌های نمونه‌برداری، سیستم تمیز کردن و استریل‌سازی تشکیل شده است. متریال مورد استفاده برای ساخت فرمانتور باید دارای ویژگی های مهم زیر باشد:
- نباید خورنده باشد.
- نباید هیچ گونه ماده سمی به محیط تخمیر اضافه کند.
- باید فرآیند استریلیزاسیون با بخار را تحمل کند.
- باید بتواند فشار بالا را تحمل کند و در برابر تغییرات pH مقاومت کند.
سایز و اندازه فرمانتور باتوجه به کاربرد و نوع میکروارگانیسم آن بسیار متفاوت است. برخی از بیوراکتورها برای تخمیرکننده های مقیاس کوچک و برخی برای کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ استفاده میشود. فرمانتور در این اندازه ها ساخته میشود:
- چند میلی متر مکعب برای ایجاد محل کشت میکروبی
- یک تا سه لیتری آزمایشگاهی که شیشه ای هستند
- بیوراکتور آزمایشگاهی تا 50 لیتر حجم
- تا 10 متر مکعب در مقیاس تجاری
- فرمانتور برای کاربرد های صنعتی تا 500 متر مکعب
