好氧發(fā)酵罐的裝料系數(shù)一般在0.6~0.8之間,更多的設計單位選擇設計參數(shù)在0.7~0.8之間。從這些數(shù)字看出,生物發(fā)酵過程的裝液比例并不高,這主要原因包括:
1、發(fā)酵過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(wěn)定的氣泡層,占據(jù)了空間。
為了控制這些泡沫,傳統(tǒng)的發(fā)酵罐液面控制辦法是通過流加消泡劑來減少泡沫的產(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(nèi)很多這類型的企業(yè),沒用這種傳感器,全拼的視覺觀察,外帶經(jīng)驗技能疊加來操作。通過消泡劑消泡并非最佳的辦法(關于發(fā)酵罐內(nèi)的消泡問題,可以參見本網(wǎng)站的文章:《發(fā)酵罐消泡技術(shù)》),一是過分依賴消泡劑,可能會對微生物的生長適得其反;二是發(fā)酵起泡現(xiàn)象,訊息萬變,總有那么些時候,出現(xiàn)跑液現(xiàn)象。
出現(xiàn)跑液現(xiàn)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(xiàn)象發(fā)生。為了解決這一問題,國內(nèi)工程上常用氣液分離技術(shù),但方法單一,效果一般;國外學術(shù)雖然更為前端,但依然無法根本提高發(fā)酵裝液量的問題。下圖為參考書籍提到的發(fā)酵液泡沫末端分離技術(shù):

天臻生化技術(shù)公司結(jié)合國外先進的設計理念和實踐經(jīng)驗,從以下多幾個方面著手,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(tǒng)發(fā)酵罐排氣的位置,確保排氣位置在最高點;
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(wèi)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)酵過程的補水量。

通過上述的一些技術(shù),可以將原來的生物反應器的裝液量提高5~20%,在工廠實踐中,大大提高了發(fā)酵罐的利用率,同時也提高了生產(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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