好氧發(fā)酵罐的裝料系數一般在0.6~0.8之間,更多的設計單位選擇設計參數在0.7~0.8之間。從這些數字看出,生物發(fā)酵過(guò)程的裝液比例并不高,這主要原因包括:
1、發(fā)酵過(guò)程中通入的壓縮空氣,造成液面上升;
2、上拱的氣體在發(fā)酵罐上部形成一層穩定的氣泡層,占據了空間。
為了控制這些泡沫,傳統的發(fā)酵罐液面控制辦法是通過(guò)流加消泡劑來(lái)減少泡沫的產(chǎn)生。它的控制示意圖大概如參考文獻中所示:
上圖,使用了泡沫傳感器方便消泡劑的流加控制,而國內很多這類(lèi)型的企業(yè),沒(méi)用這種傳感器,全拼的視覺(jué)觀(guān)察,外帶經(jīng)驗技能疊加來(lái)操作。通過(guò)消泡劑消泡并非最佳的辦法(關(guān)于發(fā)酵罐內的消泡問(wèn)題,可以參見(jiàn)本網(wǎng)站的文章:《發(fā)酵罐消泡技術(shù)》),一是過(guò)分依賴(lài)消泡劑,可能會(huì )對微生物的生長(cháng)適得其反;二是發(fā)酵起泡現象,訊息萬(wàn)變,總有那么些時(shí)候,出現跑液現象。
出現跑液現象,輕者,造成工藝效率降低,成本高昂;重者,造成發(fā)酵外空間嚴重污染,甚至引起噬菌體猖獗的現象發(fā)生。為了解決這一問(wèn)題,國內工程上常用氣液分離技術(shù),但方法單一,效果一般;國外學(xué)術(shù)雖然更為前端,但依然無(wú)法根本提高發(fā)酵裝液量的問(wèn)題。下圖為參考書(shū)籍提到的發(fā)酵液泡沫末端分離技術(shù):
天臻生化技術(shù)公司結合國外先進(jìn)的設計理念和實(shí)踐經(jīng)驗,從以下多幾個(gè)方面著(zhù)手,研發(fā)的逃液捕集器,對提高發(fā)酵罐裝量,有明顯幫助:
1、改變傳統發(fā)酵罐排氣的位置,確保排氣位置在最高點(diǎn);
2、使用自行研制,并成熟應用的機械消泡槳,確保泡沫在發(fā)酵罐上層都能被物理破壞掉;
3、使用衛生高效的氣液分離裝置,確保即使存在誤操作的情況,逃逸的發(fā)酵液或者泡沫都能被回收利用;
4、大大減少了發(fā)酵過(guò)程的補水量。
通過(guò)上述的一些技術(shù),可以將原來(lái)的生物反應器的裝液量提高5~20%,在工廠(chǎng)實(shí)踐中,大大提高了發(fā)酵罐的利用率,同時(shí)也提高了生產(chǎn)技術(shù)水平和單罐產(chǎn)量。
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參考文獻:
1、《微生物工程工藝原理》,華南理工大學(xué)出版社;
2、《The design of fermenter,PPT》
3、《BIOPROCESS ENGINEERING PRINCIPLES》;
4、《Foam fractionation methods in aerobic fermentation processes》
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