機(jī)械消泡概述

機(jī)械消泡是通過機(jī)械力所引起的強(qiáng)烈震動(dòng)或者壓力的不斷變純，促使泡沫破裂，以達(dá)到消泡的目的。理想的生物反應(yīng)器應(yīng)該具有優(yōu)化的系統(tǒng)，在完成氣體及微生物分散的同時(shí)，盡量地減少能耗以及對(duì)發(fā)酵過程的影響，焉機(jī)械消泡裝置設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是通過增加一些簡(jiǎn)單的設(shè)備，消耗很少的能量，來完成消泡的目的。

機(jī)械消泡很少甚至不需要再向生物反應(yīng)器中加人化學(xué)消泡劑，這樣可以節(jié)省原材料，減少染菌的機(jī)會(huì)，并且降低了培養(yǎng)液的復(fù)雜性，這有利于后期有效物質(zhì)的處理和提取。機(jī)械消泡裝置可以重復(fù)使用，使用過程中耗能也比較少，像耙式消泡槳，只是將消泡槳裝在攪拌軸上，不需要引進(jìn)新的動(dòng)力裝置。

常用機(jī)械消泡結(jié)構(gòu)形式

常用的機(jī)械消泡裝置可以分為罐內(nèi)消泡裝置和罐外消泡裝置。罐內(nèi)消泡裝置最簡(jiǎn)單的是在攪拌軸上加一個(gè)消泡槳，通過轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力打碎泡沫，也有利用泡沫旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力破泡的形式。罐外消泡裝置是將泡沫引到罐外，依靠噴嘴產(chǎn)生的加速作用或者離心力來消除泡沫。罐內(nèi)消泡的結(jié)構(gòu)形式主要有耙式、旋轉(zhuǎn)圓板式、沖擊反射板式等，罐外消泡裝置主要有旋轉(zhuǎn)葉片式、離心力式、旋風(fēng)分離器、轉(zhuǎn)向板式等。

(1)耙式消泡槳。固定在攪拌軸上，安裝在液面略上部位，隨攪拌軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，利用耙齒將泡沫打碎，這種結(jié)構(gòu)形式最為簡(jiǎn)單，但是消泡效果也很有限，對(duì)于流狀泡沫更是沒有作用，主要作為一種輔助形式存在，與消泡劑配合使用。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(2)旋轉(zhuǎn)圓板式消泡裝置。設(shè)在發(fā)酵罐內(nèi)的氣相中，與發(fā)酵液的液面保持平行。圓板旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將槽內(nèi)發(fā)酵液注人圓板的中央，通過離心力將破碎成微小泡沫散向槽壁，達(dá)到消泡的目的。這種結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，可以很好地消除發(fā)酵液中的細(xì)小泡沫，對(duì)于容易形成流狀泡沫的發(fā)酵過程比較適合，但是需要增加動(dòng)力裝置。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(3)旋轉(zhuǎn)葉片機(jī)械消泡裝置。將泡沫引出罐外，利用裝置中的旋轉(zhuǎn)葉片所產(chǎn)生的沖擊力和剪切力進(jìn)行消泡。它是一種典型的罐外消泡裝置，當(dāng)發(fā)酵過程會(huì)產(chǎn)生大量泡沫時(shí)可以采用這種形式，它可以提高發(fā)酵罐的利用率，提高裝料系數(shù)，缺點(diǎn)是需要增加額外的裝置，會(huì)增加染菌機(jī)率，相應(yīng)地就會(huì)增加成本。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(4)離心力消泡裝置。將泡沫注入用網(wǎng)眼及篩目較大的篩子做成的筐中，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將泡沫分散，從而達(dá)到消泡的目的。在生產(chǎn)中如果將泡沫灌注在轉(zhuǎn)速為l 000—1 450 r／min的轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)子上，就可以達(dá)到消泡的目的，很少甚至不需要再用消泡劑。這種裝置的設(shè)計(jì)需要根據(jù)風(fēng)量、泡沫的含液量和黏度來設(shè)計(jì)動(dòng)力的大小，最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以減少消泡劑的使用。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

(5)變徑孔式消泡槳。作者目前研究出了一種新型的機(jī)械消泡裝置——變徑孔式消泡槳。消泡槳安裝在發(fā)酵液液面略上的攪拌軸上，依靠原來電機(jī)提供動(dòng)力。變徑孔式消泡槳主要是依靠泡沫通過變徑孔時(shí)所產(chǎn)生的壓力變化以及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的剪切力來消除泡沫。實(shí)驗(yàn)表明，這種形式的消泡槳具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和耗能低的特點(diǎn)，同時(shí)消泡效果好，在線速度超過5 m／s時(shí)可以迅速將泡沫消除。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

機(jī)械式消泡裝置在形式和種類上還是比較多的，也有很好酶消泡效果，舞熱在谷氮酸發(fā)酵生產(chǎn)道程牽，使用耱式消漶漿游泡效巢穰京限，但是如果在灌外尾氣排放管上加一個(gè)旋風(fēng)分離器裝置，利用離心力處理泡沫，效果就比較理想。

此外，還有其健形式的消泡方式選在被研究，瞧數(shù)褥較好靛效果。怒孝渡吳毒許多獨(dú)特鰓性麓，在許多部門中得到應(yīng)用。孫來九等引利用超聲波的大功率和夸躡效應(yīng)將怒聲波應(yīng)用到消泡的過程巾，

取褥了很好的效果。

機(jī)械消泡的不足

機(jī)械式消泡的效暴往莛不楚禳姆，在潺沫犬爨生成時(shí)，不能像消泡荊那樣及時(shí)迅速地把泡沫消除，而麒很多形式的機(jī)械式消泡方法需要和消泡劑配合使用。但是，應(yīng)該餐到楓械潰泡的儻勢(shì)，應(yīng)增大入力積物力翡投人研潮掇新型的、效暴更好翡形式。目前，微生物發(fā)酵工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，最犬可麓趣降低戚本稚能耗就是增加爨勢(shì)在市場(chǎng)孛生綹的枧會(huì)，全崩動(dòng)化控翩在國(guó)外已經(jīng)屢見不鮮，但是在我黧發(fā)酵生產(chǎn)中仍潑久工控麓海主，提高叁動(dòng)純程度是大勢(shì)新憨疆蚴l。就漶深控制藹言，計(jì)算機(jī)使用可以最大限度地發(fā)揮消泡劑的作用，減少消泡劑的使用量，降低成本，更好地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低能耗。自動(dòng)純控裁戇普及將會(huì)使發(fā)酵生產(chǎn)巾各項(xiàng)參數(shù)得到更加精確的控制，提高整個(gè)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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