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生物发酵需要怎样的空压机和压缩空气?
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发酵是人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程,常说的发酵,多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应。
近年来,随着工业生物技术和过程控制的进步和发展,生物发酵被广泛应用于食品(红酒、酸乳酪、柠檬酸等)、生物制药和化学工业中,并得到高速发展。
所有涉及发酵的过程和产业,都需要对发酵过程中的气体进行严密的监控,对空气的各项指标更是有着严格的标准。在工业发酵生产中,空气压缩机用来给发酵罐提供洁净无油的压缩空气。
压缩空气在生物发酵中的应用
生物发酵生产中对空气质量的要求较高,如无菌、无油,温度、压力、湿度合适等。那么,生物发酵行业中,压缩空气系统具体需要考虑哪些因素呢?
(一)节能需求突出
电耗能源成本占整个压缩机生命周期成本的80%,空气压缩机电耗占到整个发酵工厂约50%的总能耗;结合发酵工艺的运行工况和对压缩空气实际需求的特点,合理选型和搭配空气压缩机,不仅能保证产品质量,又可实现最大限度地能源节省。
根据不同微生物体生物化学反应对氧需求量和发酵工艺的特性,考虑单个发酵罐在不同发酵时间对压缩空气需求的变化,以及多个发酵罐投入运行的间隔,统计出压缩空气最大、最小和平均需求量;考虑空压机气量可调节范围,选择空压机台数和单台气量,尽量避免空压机放空或卸载状态运行,减少不必要的能源浪费。
(二)压力较稳定
发酵行业的压力一般比较稳定,压力范围基本是0.3-3.5bar(g),绝大部分是1.8-2.5bar(g)。空压机工作压力取决于发酵罐物料液位高度、发酵罐顶部背压、客路压降、除水/除菌装置压降。
(三)所需的空压机设备类型
根据发酵行业的用气特点,所需的空压机设备分为两类:
1、低压无油空压机:包括单级压缩离心式、两级压缩离心式、低压无油螺杆、无油活塞式。
2、鼓风机:单级压缩离心式(齿轮增速、磁悬浮)、无油螺杆式、罗茨。
目前发酵应用最常见的系统配置是总管路供气、单个发酵罐前加流量调节阀调节流量。每个发酵罐前有流量调节阀,通过阀流量来控制压缩空气进罐气量,压缩机取总管网压力信号自动调节排气量。
为达到高效节能的效果,一般来说,建议采用离心式空压机和变频螺杆式空压机搭配,以及变频螺杆式和工频螺杆搭配。
这样的搭配可以充分发挥离心空压机效率高、变频螺杆调节范围大的各自优点,全流量范围调节、没有放空、没有卸载运行、可大大降低能耗。
(四)除水、灭菌非常重要
为了保证进入发酵罐压缩空气无菌要求,压缩空气必须经过无菌过滤处理,为保证空气过滤器在适合的相对湿度状况下工作,要求进入发酵空气过滤器前的压缩空气升温8~10℃,所以空压站的空气出口温度应控制在20℃左右;为了减轻发酵车间空气过滤器颗粒的负担,对空压站的空气处理提出了较高的要求;第三无菌压缩空气制备是一个能耗较大的过程,空压机的出口压力高低同整个系统的设备选型设备选型和管道设计有着极大关系,因而需要综合考虑整个无菌压缩空气的制备过程,确定合适的空压机出口压力,以降低能耗。
抓住发酵行业带给空压机行业的机遇
近年来,发酵行业逐渐由产业链单一、产能结构性过剩向完整的上下游产业链,高品质、高附加值产品过渡。在过去的几年中,发酵行业也经历过激烈的市场竞争,企业间兼并重组十分活跃,产业集中度显著提高。在新的行业格局下,升级技术,更新设备,规划产能成为发酵行业企业当务之急。一些技术、工艺、装备上的区别将决定重组后发酵行业企业在未来竞争中的成败。此外,国家也将陆续出台政策促进新技术、新装备在发酵行业推广,以提高发酵产品特殊性能,增加产品附加值。
因此,空压机企业应及时抓住生物发酵行业产业升级的机会,针对他们对节能环保空压机的需求,精耕细分行业,准确定位用户,谋求更高利润。
近年来,随着国内空压机企业在无油鼓风机上的突破,越来越多的企业开始进入生物发酵行业。
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