发酵空气系统改造.doc

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1、酵空气系统优化改造发布日期:2010/08/05发酵生产空气系统优化节能改造                          关键词：过滤器、溶氧、发酵收率       概述：发酵生产过程中使用大量的压缩空气，空气进入发酵罐前要进行除油、除水和除菌处理以满足GMP清洁卫生生产的需要。这部分空气的能耗占了吨产品总能耗的38%左右，因此如何降低空气系统的压降，降低发酵液的染菌率，合理进行发酵液内空气的分布增加溶氧以提高发酵收率，一直是发酵企业关注的焦点。本文就我厂发酵空气系统的成功改造进行了归纳和总结。1.空气输送系统：压缩空气先通

2、过预过滤器进行除油和除水处理，再通过精过滤器进行除菌处理，这样清洁和无菌的空气可以满足发酵生产的要求。1.改造前的发酵空气输送工艺流程（图1）：        ·来自空压机系统的压缩空气从总过滤器的下部进入，通过活性炭层过滤再经过棉花胎层过滤进入压缩空气总管。·空气总管来的压缩空气从每只发酵罐前的精过滤器上部进入，通过精过滤器的除菌纸板过滤除去细菌后进入发酵罐。·原有过滤器的缺陷：o过滤介质为吸附式，没有办法进行油水分离或很难有效再生，导致过滤介质很快失效。o过滤介质吸收油水后空气通过过滤层的阻力增大，需要加开空压机以维持系统的空

3、气压力，导致能耗明显增加。o过滤介质更换频繁（3个月更换一次），导致滤材消耗增加，人员操作频繁。o过滤器装拆非常繁琐，需要使用人工起重设备，具有一定危险性。o如果滤材吸附饱和空气含水超标，会损坏精过滤器的除菌纸板，空气除菌失效，导致发酵液染菌。        基于原有过滤器的多种缺陷，我们参照国外先进的过滤技术，采用两级管道过滤器，过滤后空气直接进入发酵罐，其核心技术是两级过滤器的优化设计和采用高效优良的滤芯。·改造后的发酵空气输送工艺流程（图2）：       ·来自空气总管的压缩空气从预过滤器的下部进入，从外向内透过预过滤器的

4、滤芯后进入精过滤器。由于预过滤器的滤芯采用的是拦截式分离技术，因此，空气中的油水被阻挡在滤芯的外表面，随着油水的累积，在重力的作业下油水向下移动，最后从底部的排污口排出。·来自预过滤器的压缩空气从精过滤器的上部进入，从外向内透过精过滤器的滤芯，空气内的微量水分和细菌被分离后，洁净空气进入发酵罐。·新的过滤器的优点：o预过滤器的滤芯具有油水分离功能，阻力降很小，大大节约能源。o预过滤器的滤芯具有一定的再生功能，当空气透过滤芯的阻力明显增加时（压差表显示），我们在发酵放罐时将过滤器反向安装，用压缩空气反向吹滤芯，可吹掉部分渗透到滤芯内

5、的灰尘，降低阻力，延长滤芯的使用寿命，降低成本。o预过滤器的滤芯具有1微米的过滤精度，空气中98%以上的油水和灰尘被除去，大大降低空气对下游精过滤器滤芯的影响。o精过滤器的滤芯采用的是多层特氟龙膜分离技术，具有较好的耐水性，可以承受空气中的少量水分和蒸汽消毒时冷凝水的作用。o精过滤器的滤芯具有0.01微米的超高过滤精度，并且通气量大压降小，能拦截压缩空气内所有的细菌，确保发酵液不染菌。o精过滤器的滤芯即使局部损坏或使用到达预计寿命，但通过仪器进行完整性检测合格后仍然可以继续使用。o滤芯使用寿命长（2年更换一次），过滤器的外壳轻巧，

6、拆卸非常方便。·投资回报和经济效益分析：整个空气系统改造完成后，投资费用折算到每只发酵罐约为12万元，我们对1只50m3发酵罐进行了系统改造前后的跟踪，根据系统的压降和空气流量的分析，1年直接节约电费约9万元，整个系统改造完成后一年多就回收了投资费用。采用新的空气输送流程后没有发生一起因空气系统导致的染菌事故。·罐内空气分布器改造：空气分布器的主要功能是从发酵罐内的料液底部将压缩空气输送进去以给发酵液内的菌体提供生长的氧气，因此优质的分布器可以有效的提高发酵液内的溶氧，增加发酵的收率。o改造前的分布器为底层抱轴式集中供气，其缺陷为

7、：§空气分布严重不均匀，导致底层发酵液溶氧偏低，影响发酵收率。§压缩空气对底层的搅拌器有较大的冲击，增加了搅拌器的晃动，缩短轴套的使用寿命。§搅拌器底轴承每次检修需要拆除空气分布器。o改造后的分布器为底层盘式喷射型供气，其主要优点为：§发酵液底层空气分布均匀，溶氧增加，发酵收率得到较大提高。§由于分布器内空气为分散型喷射，气流变细，流速降低，大大减小压缩空气对搅拌器的冲击，延长底轴套的使用寿命。§搅拌器的底轴套检修时不需要拆除空气分布器，有效减轻工人的劳动强度。§分布器清洗方便，几乎没有卫生死角，满足GMP清洁卫生生产的需要。o经

8、济效益分析：分布器改造后，我们对50m3发酵罐4个批次的发酵收率进行了统计，发酵收率平均增长了10%左右。基于盘式分布器优良的性能，2010年开始我们对17只60m3的发酵罐也开始了空气分布器的改造，目前已经改造完成。结束语：节能已经成为全社会低碳