基于空氣過程控制的發酵節能增產裝備技術研究

柴巖巖

摘 要：隨著國內經濟的起飛和消費水平的提升，社會對發酵行業的需求越來越大。同時來自國內外發酵同行的競爭壓力，因此對發酵生產效率提出更高的要求。在發酵生產過程中空氣過程控制對整個生產過程有著至關重要的作用，直接影響著生產品質和效率。在空氣過程控制中包括了空氣壓縮、空氣預處理、空氣在發酵罐中的分布以及發酵尾氣排放處理。因此本文基于空氣過程控制的四大方面過程進行發酵節能增產裝備技術的研究。分析空氣過程控制所需要注重的環節，為我國發酵行業的發展提供一條可持續發展的道路。

關鍵詞：好氣性發酵;旋流混合器;空氣預處理;尾氣處理;壓力損失;節能

一個高效穩定的發酵需要一個良好的空氣過程管理。空氣作為微生物新陳代謝的重要元素，一個干凈無菌的空氣質量直接決定這整個發酵成果。而一個不合格的空氣質量不僅浪費了成本，甚至會造成染菌倒灌的嚴重后果。因此對空氣的制取、預處理、發酵罐中的利用和尾氣排放都必須嚴格控制，以防造成重大損失。

而我們針對空氣發酵過程控制的裝備技術設計應該具有這四類特性，首先是、安全穩定，這是保證高效穩定生產的前提。其次是，低耗能及低成本，這對固定資產投資來講可有效降低企業壓力。再次是，能有效發揮系統綜合能力，可有效的提高生產速度和產量。最后是，綠色排放，在如今越來約嚴格的環保政策下綠色排放是企業不可忽視的問題。因此本文基于空氣過程控制的四大方面過程進行發酵節能增產裝備技術的研究。

一、空氣壓縮進氣控制

發酵過程所需要的空氣的要求是很高的，我們在進行空氣壓縮時候是直接吸入加壓的，因此首要任務是對空氣源頭進行篩選。一般在有清潔風口進行采集，具有一定的高度，且要避開各種可能會造成空氣污染的環境。不然造成不干凈的空氣對預處理系統會和尾氣處理系統會造成很大的負荷。

空壓機的制約主要來自其背后管道的空氣壓力。空壓機是在發酵系統中的耗能大戶而空壓機的功率和空氣壓力成正相關的函數關系。即壓力越大功率越大，基于實踐經驗表明，在成本和效率之間考慮一般選擇空壓力的壓力在0.2MPa為宜。

一般空壓機選擇為低壓單級壓縮機。這樣在發酵空氣低壓情況單級壓縮機可以適應工作要求。且單級壓縮機空氣出口溫度高可滿足后續環節的生產需要。單級壓縮具有節能效果與后續預處理環節結合起來能有效的降低能耗。

二、空氣預處理控制

空氣通過壓縮必須經過預處理控制才能進入發酵灌中，不然會因為空氣中的雜質，水分或者雜菌的影響導致整個發酵過程的失敗，從而造成巨大的損失。所以經過空氣壓縮的氣體需要進行加溫降低濕度、除塵、降溫除水等空氣預處理。這樣一來可以大程度的保障發酵生產過程的高效穩定。

空氣預處理是關鍵的一個環節，因此一個完善高效的空氣預處理系統應該是擁有高效的熱能效率調節，能夠做到徹底的除水，還能不對空氣壓強造成減低損耗最后是方便工作人員進行維修檢查。

一個完善的空氣預處理系統應該包括：高效的換熱器、企業分離器、利用空壓機出口的高溫空氣循環加熱冷卻后的低溫空氣，形成一套充分利用的節能環保的空氣預處理系統。冷卻溫度一般維持在25～30°C區間。在分水環節中采用旋風分離器分水效率比較高，排水好，不易堵塞。加熱區間在20～25°C比較安全合適。

三、發酵罐內空氣分布控制

經過預處理的空氣在進入發酵灌內其溶氧的分布對生產發酵的高效和穩定發揮著很關鍵的作用。因此一個良好的空氣分布控制器應該具有這四大特點，一是，在發酵罐中混合中氣體的均勻、細膩及攪拌后溢出平穩。二是，空氣壓強損耗低，三是，分布器無流場死區，避免生產資料局部堆積。四是，易于清理消毒維修。

現在隨著技術的發展，可采用新式的準備：旋流混合器。該裝備以其良好的性能在發酵行業獲得一致好評。該裝備在溶氧、穩定、節能方面有著出色的表現。

其溶氧表現好體現在罐底就讓氣液充分融合，使得起泡成乳化狀態，空氣利用率大大的提高。生產穩定性主要體現在流暢性好不易有死區，避免了生產資料堆積，從而產生污垢。以及該裝置剪切作用小，能夠對罐壁的損耗降到最低。從而延長了固定資產的使用年限。節能壓力主要體現在對空氣壓強損耗低對空氣進罐要求低，不增加空壓機的負荷從而降低能耗。

四、發酵尾氣處理控制

在發酵企業大規模的生產中一定要做好尾氣處理，青山綠水就是金山銀山。隨著國家對生態保護上了更高的層次后，對企業的節能減排提出更高的要求。因此必須對發酵尾氣進行處理和控制。

對尾氣處理控制，我們有兩個階段對應著兩個目標。兩個階段是指：預處理階段和除臭階段。兩個目標是指：基本控制和嚴格控制。基本控制的標準是尾氣中沒有可見的逃液，生產原料，代謝物等物質。嚴格控制的標準是尾氣中沒有臭氣，沒有雜菌和其他肉眼看不見的物質。

預處理階段，尾氣需要進行預處理才能進入下游的處理設備中去，以免造成下游設備負荷過大，從而造成環境污染進而影響企業發酵生產安全。一般在預處理階段要達到基本控制效果一般采用：高效旋擊分離器。這種設備結構合理，采用全不銹鋼精密加工制造，液氣分離效果好。能有效的將生產原料，尾氣液體，水汽等分離回流至發酵灌中。即成功的對尾氣進行了基本處理，也對原料進一步回收有效的提高產量。

除臭處理階段。除臭是要達到嚴格控制處理，針對其中包括了針對尾氣中的不同成分進行有效的降解，噴淋吸收，尾氣集中臭氧除臭以及尾氣集中燃燒處理。一般在尾氣處理中建議采用高溫燃燒處理，集中尾氣作為鍋爐燃燒原料不僅可通過技術處理作為引風機動力，還可以比較徹底地對有臭味的其他進行分解。這是一種經濟有效的方法。

五、結語

我們通過空氣過程控制的四個方面分析了解到要高效穩定的生產必須要科學合理的控制發酵空氣的全過程，這樣才能做到用最少的能耗，最環保的尾氣處理，和最安全的空氣預處理，最好的發酵罐空氣分布。在保證生產質量的同時能提高企業自身的利潤水平。因此希望本文能過為我國發酵行業的生產發展發展提供可持續化的發展道路。

參考文獻：

[1]蘇順開，季新躍，鄭志永，等.新型攪拌槳用于黃原膠溶液氣液傳質的計算流體力學模擬[J].化學工程，2010，38（10）：28-34.