发酵用无菌压缩空气制备过程节能探讨

1前言正如人生存需要空气，微生物好气性发酵也需要持续的空气供应。其中常见的液态深层纯种发酵，要求空气是无菌的，并具有一定的压力，以克服设备阻力和液层静压力。近几年来，国内一些发酵产品，如：抗生素原料药、氨基酸、有机酸等生产规模越来越大，其中涉及的无菌空气需求量非常庞大，总能耗也十分惊人，压缩机原动机甚至采用10kV高压电机或专用汽轮机。因此，分析无菌空气的制备过程，如何以低耗能，最大限度地取得满足生产需要的无菌空气，对国家节能减排很有意义。2空气压缩机选型2.1压力确定发酵用无菌压缩空气制备过程节能探讨岑文学1陆飞浩2(1.宁波浩邦生物技术有限公司，浙江宁波315040;2.宁波星邦生化设备有限公司，浙江宁波315040)从节能的角度分析发酵无菌空气制备过程各个环节，提出空气压力确定方法、压缩机选型及流程配置建议、无菌空气预处理系统设计的“5060”原则、设备及管路设计要点等，在满足发酵工艺的前提下，实现减小过程阻力损失、降低能耗、减小运行成本的目标，以达到国家节能减排的要求。空气压缩机；无菌空气；换热器；气液分离器；相对湿度；膜过滤器；节能中图分类号：TQ920.6文献标识码：A文章编号：1008-455X(2011)01-0043-04DiscussionofEnergySavinginPreparationProcessofFermentationUsedSterilizedCompressiveAirCenWenxue1LuFeihao2(1.NingboHaobangBiotechCo.,LtdNingbo,315040;2.NingboXingbangBiotechCo.,LtdNingbo,315040)Abstract:Fromtheviewpointofenergysaving,eachprocedureintheprocessofsterilizedairpreparationfromfermentationwasanalyzedinthisarticle.Moreover,themethodofdeterminingairpressure,theselectionanddispositionofcompressors,“5060”principleusedforthedesignofsterilizedairpretreatmentsystemandthehighlightsinequipmentandpipelinedesignwerealsopresented.Itisindicatedthatwiththepremiseofmeetingtherequirementsoffermentation,thelossduetoresistance,energyconsumptionandthecostcanbereduced,sothattherequirementofenergysavingandemissionreductionarereached.Keywords:aircompressor;sterilizedair;heatexchanger;gasandliquidseparator;relativehumidity;membranefilter;energysaving关键词摘要收稿日期：2010-11-06作者简介：岑文学（1973-），男，工程师，主要从事发酵工程设备设计和研究工作。Tel：0574-87662159E-mail：cwx606@yahoo.com.cn空气压缩机的选型首先需确定出口压力。由于出口压力与压缩机工作电流或动力蒸汽耗量正相关，因此，压力确定的原则是“能低则低”，以利于节能，降低生产运行成本。对冷却效果良好的活塞式空气压缩机，若出口压力从0.25MPa降到0.2MPa，约可节电8.6％，若冷却效果差或无冷却的单级离心机，节电可达15％左右。出口压力即是系统背压，包括管道阀门与各种设备阻力损失、发酵罐液层静压及发酵罐上封头内压（罐压）等，其中可能产生阻力损失的设备包括储气罐、换热器、分离器、过滤器、发酵罐进气处理装置、发酵罐排气处理装置等。对一般通风带搅拌发酵罐而言，如果空气系统设计选型合理，进发酵罐之前所有管路、设备阻力损失可以控制在0.02MPa以内，加上发酵罐静压和罐压等，系统总压力一般在0.15MPa~0.25MPa之间。压力确定后，分解阻力损失目标到各个设备，··医药工程设计2011年第32卷第1期2月20日出版Pharmaceutical&EngineeringDesign2011，32(1)制药装备应用与研究万方数据所有设备的设计在满足工艺要求的前提下，均要以此目标为控制原则。所以，在设备设计选型上应预先考虑其阻力、能耗及总体效能。2.2压缩机选型