Основная цель очистки воздуха для ферментации
В аэробной ферментационной промышленности рост и метаболизм микроорганизмов требуют значительного потребления кислорода. Поскольку воздух в естественной атмосфере содержит пыль, водяные пары, масляные примеси и различные сопутствующие микроорганизмы, его непосредственное подача в ферментационный реактор легко приводит к загрязнению посторонними микроорганизмами, что чревато сбоем процесса или ухудшением качества конечного продукта. Поэтому входящий в ферментационную систему воздух необходимо подвергать строгой физической и химической очистке для соответствия технологическим требованиям.
Требования к дезинфекции и фильтрации
Стерильность является ключевым аспектом очистки воздуха для ферментационных процессов. Для обеззараживания воздуха обычно применяется метод мембранной фильтрации, при котором многоступенчатая система последовательно задерживает микроорганизмы.
- Предварительная фильтрация: В основном используется для улавливания крупных частиц пыли, капель воды и масляных капель в воздухе, защищая последующие фильтры тонкой очистки и продлевая их срок службы.
- Терминальная стерилизующая фильтрация: Как правило, используются микропористые фильтрующие элементы с крайне малым диаметром пор или спечённые металлические фильтры, что обеспечивает абсолютную стерильность поступающего в бродильный чан воздуха; степень задержания загрязняющих частиц должна соответствовать самым строгим требованиям.
Кроме воды и контроля температуры и влажности
При сжатии воздуха в компрессоре его относительная влажность резко повышается, и при охлаждении он легко насыщается жидкой водой. Влага приводит к увлажнению бактериологического фильтрующего элемента: это не только увеличивает аэродинамическое сопротивление, но и разрушает структуру фильтрующего материала, что ведёт к потере эффективности фильтрации.
- Охлаждение и удаление водыСжатый воздух высокой температуры подлежит охлаждению в теплообменнике и далее проходит через сепаратор газа и воды для удаления свободно находящейся жидкой фазы.
- Нагревание с понижением влажности: После удаления влаги насыщенный воздух подвергается повторному нагреву, чтобы снизить его относительную влажность и обеспечить, чтобы при поступлении во фронтальный фильтр воздух был сухим.
Требования к удалению масла и степени чистоты
Масляные примеси в воздухе не только забивают микропоры фильтров и повышают энергозатраты, но также могут оказывать токсическое воздействие на некоторые чувствительные микроорганизмы, нарушая метаболические пути.
- Контроль на источникеПри наличии соответствующих условий в цехе ферментации следует преимущественно использовать безмасляные воздушные компрессоры, чтобы изначально исключить возможность масляного загрязнения.
- Глубокое обезжириваниеПри использовании винтового компрессора с масляным впрыском на входе магистрали необходимо устанавливать высокоэффективный маслоотделитель и установку адсорбции на активированном угле, чтобы довести содержание масла в воздухе до крайне низкого уровня.
Стабильность давления и расхода
Процесс ферментации требует высокого уровня растворённого кислорода, и стабильность подачи воздуха непосредственно влияет на уровень растворённого кислорода в ферментаторе.
- Согласование давления: Давление подачи газа должно превышать статическое давление столба жидкости в ферментаторе, гидравлическое сопротивление трубопроводов и перепад давления на фильтре, чтобы поддерживать избыточное давление внутри аппарата и предотвращать обратный заброс внешнего воздуха.
- Трафик стабиленПроектирование трубопроводной сети должно быть продуманным, чтобы избежать резких колебаний давления. Система должна быть оснащена устройствами стабилизации давления и регулирующими клапанами расхода, позволяющими осуществлять точное управление в соответствии с потребностью в кислороде на различных этапах ферментации.