เครื่องกำจัดฟองเชิงกลช่วยขยายความจุของถังปฏิกรณ์ชีวภาพโดยไม่ใช้สารเคมีได้อย่างไร

การเพิ่มความจุของถังปฏิกรณ์ชีวภาพไม่ใช่แค่เรื่องของการใช้ถังที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเท่านั้น เมื่อปริมาตรการทำงานเพิ่มขึ้น ความต้องการในการเติมอากาศ การเกิดฟอง การจัดการก๊าซเสีย และการสูญเสียของเหลวอาจกลายเป็นสิ่งที่จัดการได้ยากขึ้น ในการหมักแบบใช้อากาศ ฟองที่คงอยู่อาจกินพื้นที่ว่างด้านบนอันมีค่า ไปถึงจุดต่อของท่อไอเสีย และพาหยดของเหลวเลี้ยงเชื้อที่อุดมด้วยสารอาหารออกจากถัง ปัญหาเหล่านี้สามารถจำกัดความยืดหยุ่นในการดำเนินงานได้ แม้ว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพจะมีปริมาตรที่กำหนดไว้เพียงพอก็ตาม

เครื่องกำจัดฟองเชิงกลนำเสนอวิธีการที่ใช้งานได้จริงในการจัดการกับฟองผ่านการทำลายทางกายภาพ แทนที่จะพึ่งพาสารเคมีลดฟองเพียงอย่างเดียว เมื่อรวมเข้ากับระบบการหมักที่ออกแบบอย่างเหมาะสม เครื่องกำจัดฟองเชิงกลสามารถช่วยควบคุมฟอง กู้คืนของเหลวที่ถูกกักไว้ และสนับสนุนการใช้ความจุของถังที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เหตุใดฟองจึงเป็นข้อจำกัดในการขยายขนาดการผลิต

ในระดับการผลิตที่ใหญ่ขึ้น ประสิทธิภาพการหมักขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างความต้องการออกซิเจน การกระจายตัวของก๊าซ การกวน และกิจกรรมของจุลินทรีย์ การเพิ่มการไหลของอากาศเพื่อรองรับการถ่ายเทออกซิเจนสามารถทำให้เกิดฟองมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออาหารเลี้ยงเชื้อมีโปรตีน เปปไทด์ สารคล้ายสารลดแรงตึงผิว หรือส่วนประกอบอื่นๆ ที่ทำให้เกิดฟองคงตัว

ฟองที่เกิดขึ้นสามารถลดพื้นที่ว่างด้านบนที่ใช้งานได้และเพิ่มความเสี่ยงที่ของเหลวจะปนเปื้อนเข้าไปในท่อไอเสีย ผู้ปฏิบัติงานอาจตอบสนองโดยลดปริมาตรการทำงาน ปรับการเติมอากาศ หรือเติมสารเคมีลดฟอง แต่ละการตอบสนองมีข้อแลกเปลี่ยนที่อาจเกิดขึ้น: การลดระดับการบรรจุอาจจำกัดกำลังการผลิต ในขณะที่การเปลี่ยนการเติมอากาศอาจส่งผลต่อการจ่ายออกซิเจน สารเคมีลดฟองยังสามารถมีอิทธิพลต่อการถ่ายเทออกซิเจนหรือทำให้การแยกในขั้นปลายซับซ้อนขึ้น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและปริมาณที่ใช้

สำหรับโรงงานหมักที่วางแผนจะเพิ่มผลผลิต ควรพิจารณาการควบคุมฟองในระหว่างการออกแบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพและการขยายขนาด ไม่ใช่เป็นเพียงมาตรการแก้ไขหลังจากเกิดปัญหาการผลิตแล้วเท่านั้น

เครื่องกำจัดฟองเชิงกลสนับสนุนปริมาตรการทำงานที่สูงขึ้นได้อย่างไร

เครื่องกำจัดฟองเชิงกลซีรีส์ BODF ใช้โรเตอร์ความเร็วสูงในการทำลายฟองผ่านแรงเฉือน ฟองจะเข้าสู่พื้นที่ทำงานของโรเตอร์ ซึ่งชิ้นส่วนที่หมุนจะทำลายฟองอากาศ จากนั้นแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะขับเคลื่อนของเหลวที่ปลดปล่อยออกไปยังผนังของอุปกรณ์ ทำให้สามารถรวบรวมและส่งกลับไปยังถังหมักได้

ส่วนหนึ่งของของเหลวที่กู้คืนได้จะไหลกลับเข้าไปในถังโดยตรง ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งจะผ่านโครงสร้างผนังที่มีรูพรุนเข้าไปในตัวรวบรวมแบบวอร์เท็กซ์ ก่อนที่จะกลับผ่านท่อส่งกลับ การจัดเรียงนี้ช่วยกู้คืนของเหลวที่อาจสูญเสียไปจากการพาไปกับฟอง

ด้วยการควบคุมฟองเชิงกล ระบบสามารถลดการพึ่งพาสารเคมีลดฟองได้เมื่อสภาวะของกระบวนการเหมาะสม นอกจากนี้ยังอาจช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานจัดการฟองได้โดยไม่ต้องลดปริมาตรการทำงานหรือเปลี่ยนสูตรการหมักทันที

อย่างไรก็ตาม เครื่องกำจัดฟองเชิงกลไม่ได้เพิ่มความจุของถังปฏิกรณ์ชีวภาพโดยอัตโนมัติ ปริมาตรการทำงานที่บรรลุได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่มีปฏิสัมพันธ์กันหลายประการ รวมถึงเรขาคณิตของถัง ข้อกำหนดในการถ่ายเทออกซิเจน พฤติกรรมของฟอง ความสามารถในการระบายอากาศ และขีดจำกัดทางชีวภาพของกระบวนการ เครื่องกำจัดฟองเป็นส่วนประกอบหนึ่งของกลยุทธ์ที่กว้างขึ้นสำหรับการใช้พื้นที่ว่างในถังที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การออกแบบการควบคุมฟองให้เป็นส่วนหนึ่งของระบบการหมักที่สมบูรณ์

การขยายขนาดอย่างมีประสิทธิผลต้องอาศัยการประสานงานระหว่างเครื่องกำจัดฟองกับส่วนอื่นๆ ของการติดตั้งถังปฏิกรณ์ชีวภาพ ควรพิจารณาตำแหน่งการติดตั้ง การเดินท่อไอเสีย การเชื่อมต่อท่อส่งกลับของเหลว การเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษา และการจัดวางระบบควบคุมร่วมกัน

ซีรีส์ BODF สามารถบูรณาการเข้ากับระบบการหมักที่การควบคุมฟองและการกู้คืนของเหลวเป็นสิ่งสำคัญ สำหรับกระบวนการที่ทำงานด้วยอัตราการเติมอากาศสูง สามารถรวมระบบควบแน่นก๊าซเสียเพื่อให้การสนับสนุนเพิ่มเติมในการลดการสูญเสียของเหลว

แนวทางระดับระบบนี้มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษเมื่ออัปเกรดสายการหมักที่มีอยู่ ก่อนการติดตั้ง วิศวกรควรประเมินว่าฟองสะสมอยู่ที่ใด มีการพาของเหลวออกไปในช่วงที่มีการเติมอากาศสูงสุดหรือไม่ และท่อไอเสียและท่อส่งกลับสามารถรองรับอุปกรณ์เพิ่มเติมได้อย่างไร การตรวจสอบเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าเครื่องกำจัดฟองเชิงกลแก้ไขปัญหาคอขวดที่แท้จริง แทนที่จะเพิ่มส่วนประกอบอื่นให้กับโรงงาน

การเลือกการกำหนดค่าที่เหมาะสมสำหรับถังปฏิกรณ์ชีวภาพ

ซีรีส์ BODF มีสองการกำหนดค่าสำหรับการจัดเรียงถังที่แตกต่างกัน

BODF-I เครื่องกำจัดฟองเชิงกลแบบปิดสนิท มีไว้สำหรับภาชนะที่ปิดสนิททั้งหมด เป็นการกำหนดค่าที่เกี่ยวข้องเมื่อถังปฏิกรณ์ชีวภาพทำงานเป็นระบบปิด และการติดตั้งต้องพอดีกับถังที่มีอยู่และการจัดเรียงท่อไอเสีย

BODF-II เครื่องทำลายฟองเชิงกลแบบเปิดสำหรับถังเปิด ได้รับการออกแบบมาสำหรับภาชนะเปิดหรือถังเปิด ความเหมาะสมขึ้นอยู่กับผังกระบวนการและวิธีที่ฟองถูกสร้างและรวบรวมในถังเปิด

ทั้งสองรุ่นมีช่วงพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่เผยแพร่เหมือนกัน ดังนั้นการเลือกจึงควรเน้นที่การกำหนดค่าของถัง ลักษณะของฟอง สภาวะการทำงาน และข้อกำหนดในการติดตั้ง แทนที่จะสันนิษฐานว่ารุ่นใดรุ่นหนึ่งมีความสามารถในการประมวลผลที่มากกว่าโดยเนื้อแท้

ซีรีส์นี้มีให้เลือกด้วยโครงสร้างสแตนเลส 304 หรือ 316L ซีล EPDM ยางซิลิโคน หรือยางฟลูออโร และตัวเลือกมอเตอร์ธรรมดาหรือแบบป้องกันการระเบิด การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเป็นตัวเลือกเพิ่มเติม การเลือกวัสดุและมอเตอร์ควรสะท้อนถึงตัวกลาง สารเคมีทำความสะอาด สภาพแวดล้อมการทำงาน และข้อกำหนดของโรงงานที่เกี่ยวข้อง

การลดการพึ่งพาสารเคมีโดยไม่กระทบต่อการควบคุมกระบวนการ

การกำจัดสารเคมีลดฟองนั้นไม่เหมาะกับทุกกระบวนการหมัก น้ำหมักบางชนิดสร้างฟองที่ควบคุมได้ยากด้วยกลไก และสภาวะการทำงานบางอย่างอาจยังต้องใช้วิธีการแบบผสมผสาน วัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติคือการลดการใช้สารเคมีในที่ที่ทำได้ โดยไม่กระทบต่อการกักเก็บฟอง การจ่ายออกซิเจน หรือเสถียรภาพของกระบวนการ

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญในระบบการหมักที่ผลิตเอนไซม์ มวลชีวภาพของจุลินทรีย์ กรดอินทรีย์ กรดอะมิโน และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ได้จากการหมัก ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์และกระบวนการขั้นปลาย การลดการเติมสารลดฟองอาจทำให้การควบคุมกระบวนการง่ายขึ้นและจำกัดความจำเป็นในการประเมินผลกระทบที่มีต่อการกรอง การแยก หรือการทำให้บริสุทธิ์

ดังนั้นควรประเมินการทำลายฟองเชิงกลตามข้อกำหนดการผลิตจริง วิศวกรสามารถตรวจสอบพฤติกรรมของฟอง ปริมาณการใช้สารลดฟอง ของเหลวที่รวบรวมได้ในอุปกรณ์ไอเสีย และประสิทธิภาพการหมัก ก่อนและหลังการติดตั้ง การสังเกตเหล่านี้ให้พื้นฐานที่เชื่อถือได้มากขึ้นในการตัดสินว่าอุปกรณ์รองรับปริมาตรการทำงานที่สูงขึ้นและการทำงานที่สม่ำเสมอมากขึ้นหรือไม่

การตรวจสอบความถูกต้องของความจุที่เพิ่มขึ้นระหว่างการขยายขนาด

โครงการขยายขนาดที่ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องมีเกณฑ์การปฏิบัติงานที่วัดผลได้ ก่อนเพิ่มปริมาตรการทำงาน ทีมกระบวนการควรสร้างฐานข้อมูลสำหรับการเกิดฟอง การพาของเหลวออกไป การเติมอากาศ และความถี่ในการเติมสารลดฟอง หลังการติดตั้ง ตัวบ่งชี้เดียวกันนี้สามารถช่วยระบุว่าการควบคุมฟองดีขึ้นภายใต้สภาวะที่เทียบเคียงได้หรือไม่

สิ่งสำคัญคือต้องยืนยันว่าปริมาตรการทำงานที่เสนอยังคงเข้ากันได้กับข้อกำหนดในการถ่ายเทออกซิเจน การระบายความร้อน ประสิทธิภาพการผสม และความต้องการทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตที่ผลิต การลดลงของฟองเพียงอย่างเดียวไม่ได้พิสูจน์ว่าระดับการบรรจุที่สูงขึ้นจะรักษาผลผลิตหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ให้เท่าเดิม

สำหรับโรงงานที่ต้องการขยายผลผลิตโดยไม่เพิ่มการใช้สารเคมีลดฟองโดยอัตโนมัติ เครื่องกำจัดฟองเชิงกล BODF เป็นวิธีการทางกายภาพสำหรับการทำลายฟองและการกู้คืนน้ำหมัก เมื่อรวมกับการออกแบบถัง การจัดการก๊าซเสีย และการตรวจสอบกระบวนการที่เหมาะสม จะสามารถช่วยแก้ไขข้อจำกัดในทางปฏิบัติประการหนึ่งของการใช้ประโยชน์จากถังปฏิกรณ์ชีวภาพ ในขณะเดียวกันก็สนับสนุนเส้นทางที่มีการควบคุมไปสู่กำลังการผลิตที่มากขึ้น