Mục đích cốt lõi của việc xử lý khí lên men
Trong ngành công nghiệp lên men hiếu khí, sự sinh trưởng và chuyển hóa của vi sinh vật đòi hỏi tiêu thụ một lượng lớn oxy. Do không khí trong môi trường tự nhiên chứa bụi, hơi nước, dầu mỡ cùng nhiều loại vi khuẩn tạp, nếu đưa trực tiếp vào bể lên men thì rất dễ gây ô nhiễm bởi các vi khuẩn tạp, dẫn đến thất bại trong quá trình lên men hoặc làm giảm chất lượng sản phẩm. Vì vậy, không khí đưa vào hệ thống lên men phải được xử lý nghiêm ngặt bằng các phương pháp vật lý và hóa học để đáp ứng yêu cầu của quy trình công nghệ.
Yêu cầu về khử khuẩn và lọc
Vô trùng là yếu tố then chốt trong xử lý không khí lên men. Việc khử khuẩn không khí thường được thực hiện bằng phương pháp lọc qua môi trường, sử dụng hệ thống lọc nhiều cấp để lần lượt loại bỏ các vi sinh vật.
- Lọc sơ bộ trước: Chủ yếu dùng để chặn các hạt bụi lớn, giọt nước và giọt dầu trong không khí, bảo vệ các bộ lọc tinh phía sau và kéo dài tuổi thọ của chúng.
- Lọc diệt khuẩn đầu cuốiThông thường, người ta sử dụng các lõi lọc vi lọc có đường kính lỗ rất nhỏ hoặc các lõi lọc bằng kim loại nung kết để đảm bảo rằng không khí đưa vào bể lên men đạt trạng thái vô trùng tuyệt đối, với tỷ lệ chặn giữ phải đạt mức tiêu chuẩn cực kỳ cao.
Ngoài nước và kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm
Sau khi không khí được nén qua máy nén khí, độ ẩm tương đối của nó sẽ tăng lên đáng kể; khi nguội đi, nước ở trạng thái lỏng rất dễ ngưng tụ. Nước có thể làm cho lõi lọc tiệt trùng bị ẩm, không chỉ làm tăng trở lực thông khí mà còn phá hủy cấu trúc vật liệu lọc, dẫn đến tình trạng lọc tiệt trùng không còn hiệu quả.
- Làm mát loại nước: Không khí nóng sau khi nén cần được làm mát qua bộ làm mát, đồng thời thông qua thiết bị tách hơi nước để loại bỏ lượng nước dạng lỏng tự do.
- Làm nóng giảm ẩmSau khi tách nước, không khí bão hòa cần được làm nóng lại để giảm độ ẩm tương đối, đảm bảo rằng khi đi vào bộ lọc cuối cùng, không khí ở trạng thái khô.
Yêu cầu về khử dầu và độ sạch
Các thành phần dầu trong không khí không chỉ làm tắc nghẽn các lỗ mao của bộ lọc, làm tăng tiêu thụ năng lượng, mà còn có thể gây độc đối với một số vi sinh vật nhạy cảm, ảnh hưởng đến các con đường chuyển hóa.
- Kiểm soát tại nguồn: Trong điều kiện cho phép, xưởng lên men nên ưu tiên sử dụng máy nén khí không dầu để ngăn chặn ô nhiễm dầu ngay từ nguồn.
- Tẩy dầu sâu: Nếu sử dụng máy nén khí trục vít có phun dầu, nhất thiết phải bố trí tại đầu nguồn của mạng đường ống một bộ lọc khử dầu hiệu suất cao và thiết bị hấp phụ than hoạt tính, nhằm đảm bảo hàm lượng dầu trong khí nén được giảm xuống mức cực thấp.
Độ ổn định của áp suất và lưu lượng
Quá trình lên men đòi hỏi mức oxy hòa tan cao; tính ổn định của nguồn cung cấp khí ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ oxy hòa tan trong bể lên men.
- Đối sánh áp lực: Áp suất cấp khí phải vượt qua áp suất tĩnh do cột chất lỏng trong bể lên men tạo ra, tổn thất áp lực trên đường ống cũng như độ giảm áp qua bộ lọc, nhằm đảm bảo duy trì áp suất dương bên trong bể và ngăn không cho không khí từ môi trường bên ngoài trào ngược vào.
- Lưu lượng ổn địnhThiết kế mạng lưới đường ống cần hợp lý, tránh tình trạng biến động áp suất mạnh. Hệ thống phải được trang bị thiết bị ổn áp và van điều chỉnh lưu lượng, đồng thời thực hiện điều khiển chính xác theo nhu cầu oxy của từng giai đoạn lên men.