智能消泡技术在生物发酵工程中的广泛应用

         北京博硕德恒科技开发有限公司

在氨基酸、有机酸、赤糖醇、抗生素、维生素等好氧发酵生产中，不可避免的会产生大量泡沫，这些泡沫必须清除，否则将严重影响生产，甚至逃液冒罐，造成极大浪费和损失。传统的除泡方法是机械和化学并用，其缺点是：机械除泡只是在罐内液面上端安装耙式刮板，将表面的大泡打碎成小泡，结果还是除不掉泡沫；无奈只好再用消泡剂或植物油除泡，而消泡剂或植物油除了成本太高，还会费时费力、容易污染原料，严重破坏环境。

北京博硕德恒科技开发有限公司，自主研发生产的鲸吞牌自动吞沫机广泛适用于微生物好氧发酵领域，是生物好氧发酵生产中实现智能自动化控制，高效除泡的创新专利技术产品。它的应用可以减少80％以上化学消泡剂的使用量，节省大量生产成本；提高3-10％的罐容，增加产量；并备有防逃液冒罐安全系统，同时也利于后期提取、提高产品质量、减少化学物质排放，保护环境，是符合国家目前高效、节能、降耗、减排产业政策，具有国内外领先水平的创新专利技术产品。

一、是国内外技术领先的专利产品

“智能消泡技术”是对传统生物发酵生产除泡技术的一次革命，其相关技术和产品经国家权威部门查新认定：

1、“智控消泡技术”将流体力学、等速螺线、空吸作用、射流原理巧妙地结合在一起，构成一个协调统一的有机整体，充分发挥了巨大作用，达到了理想消除泡沫的目的。

2、“智能吞沫机”利用发酵系统自备的无菌压缩空气作为动力源,既方便又简单，对原设备无需改造，切实可行。

3、节省60-80％以上的消泡剂（从石油中提炼出的化工产品），同时提高3－10％的罐容利用率，不仅大大降低了生产成本，提高了单位产量，而且减少污染物的排放和治污成本，对人类、畜类的健康起到了促进作用”。

上述技术的创新点具有国内外领先水平，在近二十年时间里，“智能吞沫成套技术”已经在国内上百家大中型生物好氧发酵企业的实际应用，上述创新点也充分得到了体现和验证，特别其产品和技术特性，更突显出它为企业带来的经济效益和社会效益。

 

二、是实现智能清除泡沫的创新专利技术产品

在生物好氧发酵生产中（谷氨酸、柠檬酸、赖氨酸、生物制药），菌体的生长和存活都有严格的条件，其中要有充分新鲜的无菌有氧空气，促其存活和生长。在发酵生产中后期，罐内产生的大量的泡沫，覆盖着发酵液的液面，影响氧的传递，阻碍菌体的呼吸和新陈代谢，甚至使菌体自溶；此外，由于料液的不断增加，供风量也随着加大，故而泡沫生成的速度和数量也极其之快，即便喷洒大量的“泡敌”也很难控制住冒罐逃液的现象，大量的精华原料白白地丢掉，浪费极其惊人，不仅加大了生产成本，而且也加重了治污成本。

在传统的发酵生产工艺中，除了采用了各式各样的除泡装置外，还要无可奈何地添加大量的化学消泡剂清除泡沫，这不仅增加了工人的劳动强度，而且也不利于菌体的生长和后期提取，同时终极产品中也必然残存了一些有害的化学成分。（尽管是在标准范围内）

智能吞沫机是依据流体力学、等速螺线、空吸作用、以及射流原理设计而成，其主要功效和作用是：迅速清除生物好氧发酵生产过程中产生的泡沫，实现气液分离，不仅节省80%以上的消泡剂，降低生产成本，而且有效控制了泡沫高度，增加罐容3-10%；由于及时清除了覆盖在料液上面的泡沫层，因而使菌体得到了充分地有氧呼吸并促其茁壮成长，在提高生产产量和产品质量的同时，也创造了巨大的社会效益。因此“自动吞沫机”的诞生不仅有着广泛的市场前景和顽强的生命力，而且开创了利用流体力学进行物理除沫的新纪元，填补了国内外生物好氧发酵领域除沫技术的一项空白，是不可多得的科技创新专利产品。  

该机由消沫系统和自控系统两大部分组成：消沫系统主要是通过环型管将吞沫机安装在发酵罐内，当发酵生产过程中，生成的泡沫累积到一定量需要清除的时候，传感器便发出信号，智能化控制仪指令有关阀门启动，以自备的无菌压缩空气为动力， “吞沫机”开始自动工作。此时吞沫机周围既形成一个负压区，大量的泡沫在正负压差的作用下，被快速吸入管腔内，，通过“自动吞沫机”的核心装置，在等速螺线及强气流和方向滤网的作用下将泡沫击碎，粉碎后的泡沫被雾化后喷出吞沫机体外，废气顺着排气管道被排出，液体因自身重量而垂流罐内还原为料液，完全实现了气液分离。当泡沫被消除干净，自动吞沫机便停止工作，当下一次泡沫周期再来临时，“智能吞沫机”又会重新启动工作，每次工作时间少则几秒，多则二十几秒，如此循环往复地控制着罐内泡沫高度。

   “智能吞沫机”配有智能化控制系统，控制仪安装在工作台或车间墙壁处，传感器安装在发酵罐适当位置，时时监控着料液上层泡沫的高度。同时该机备有防冒罐安全系统，当罐内料液出现异常，泡沫非常汹涌的时候，吞沫机在连续几次工作后仍不能将泡沫清除干净，或着出现逃液现象，此时自动吞沫机的安全系统便自动打开——喷洒泡敌，协助吞沫机共同除泡，完全有效的控制了逃液冒罐现象的发生；此功能完全杜绝了由逃液冒罐造成的巨大浪费和损失，极大地减少了污水排放的治理成本，真可谓是：既有可观的经济效益，又有显著的社会效益。

智能控制吞沫机之所以能在生物好氧发酵领域广泛应用，在于它独有的特点：

1、应用广泛

智能吞沫机不仅广泛地应用于谷氨酸、柠檬酸、赖氨酸等生物好氧发酵生产，而且也广泛应用于生物制药等好氧发酵领域，也就是说凡是通过供气进行发酵并产生一般粘滞性气泡的生产工艺，都适合该项技术，因此应用范围十分广阔。

2、创新技术

目前在国内外生物好氧发酵生产工艺中，均采用机械和化学并用的除泡方法，虽然也有这样或那样的除泡装置，但都无法从根本上实现既清除了泡沫，又节约了消泡剂，又杜绝了逃液和冒罐现象，又节省了人力并实现自动化控制。

3、整体结构设计合理，实现了除泡自动控制

“智能吞沫机”具有体积小、功效强、自动控制等特点，主机安装在发酵罐内，靠环形管连接，所占的空间很小，但是它的核心技术，空吸作用和喷射能力极强，可以在瞬间将泡沫吞入，近而还原为料液，废气被排出。完全实现了气液分离，而这个过程是靠该技术的整体协调和特有功能来实现的。它对技术精密度的要求极为严格，不允许有1%µｍ的误差，完全突破了传统的生物好氧发酵领域除泡装置的格局，真正达到了安装简便、（须改无动原设备布局）、除泡功效强、速度快、省时、省力、省物，不逃液、不冒罐，自动控制的目的。

三、“智能吞沫机”是为企业带来巨大经济效益的创新专利技术产品

在生物好氧发酵工程中，由于安装使用了自动吞沫机，为企业在生产中节约了80%以上的消泡剂，增加罐容利用率3-10%，杜绝了逃液冒罐现象，这不仅大大减少了生产成本，提高了经济效益；而且也大大降低了治污成本；同时对于后提取工序更有益处。我们知道，当料液粘稠度较大时，不仅不利于过滤，更不利于结晶，甚至影响到产品的亮度和色泽，因此节约大量消泡剂的用量，除上述显而易见的效益外，还提高了产品质量。

1、国内某大型谷氨酸生产企业40只320M³发酵罐节省消泡剂效益实例   

 

安装“智能吞沫机”前	安装“智能吞沫机”后
总产量/年：24万吨	总产量/年：24万吨
消耗消泡剂：2353吨	节省消泡剂：1882吨
消耗人民币：4234万元	节省人民币：3387万元

注：消泡剂价格以每吨1.8万元计算

 

2、国内某大型谷氨酸生产企业40只320M³发酵罐提高罐容效益实例

 

安装“自动吞沫机”后平均提高5-10%罐容（按7.5计算）

每罐批增加产量2.8吨酜酸

每年增加产量23520吨酜酸

每年增加收益4700万元

注：按每吨酜酸6000元计算

 

3、“自动吞沫机”的功效不仅凸现在为企业带来上述实实在在的直接经济效益，而且它产生的间接经济效益也是可观的。

（1）减少排放、降低治污成本、保护环境

在传统的除泡工艺中，要投入大量化学消泡剂，以一个国内大型生物发酵生产企业年生产24万吨谷氨酸为例，年要消耗2353吨化学消泡剂。我们可以通常地分析，在生产中投入多少化学消泡剂，同样要排出多少，也就是要排出2353吨化学消泡剂，排出的物质就要耗资治理，一是污染了环境，二是增加了企业投入。在当前国家十分强调环境保护的前提下，在生物发酵行业普遍存在高污染的状态下，“自动吞沫机”的广泛应用显得尤为重要。

   （2）利于提取同时也利于提高产品质量

“自动吞沫机” 在生物好氧发酵生产中的实际应用，减少了消泡剂的使用量，利于后期的提取。同时也极大地减低了酜酸的消泡剂化学成分含量，提高产品质量。这一点也是我们要讨论的，目前国家尚无涉及谷氨酸、柠檬酸、赖氨酸、生物制药（抗生素）等产品的消泡剂化学成分含量标准，但是上述产品都是涉及食品安全和人身安全商品，我们相信随着国际市场和国内市场的发展，它的强制性标准的要求也会更为严格。为此，“自动吞沫机”的推广应用，也将更符合将来国际市场和国内市场的要求。

4、性价比、高回报的创新专利技术产品

由于“自动吞沫机”属高新技术产品，其创新专利技术性强，因此，从研制开发到产品成熟，得到了科技部、中科院、中国发酵工业协会、北京市专利局、高科技产业化发展中心、北京市科委等相关部门的大力支持，同时也得到了国家资金的无偿扶持。因此，在借助国家资金的大力支持下，“自动吞沫机”以较低的价格投放市场，在短短的两年时间里就得到了应用企业的一致认可和好评。而“自动吞沫机”的销售价格也仅是企业2-3个月节省下来消泡剂的价格，企业2-3个月即可收回成本，这种高回报的性价比在国内外实属罕见。

综上所述，在国家大力提倡高效节能、降耗减排的产业政策下，在企业向成本、向管理要效益的前提下，在当前国际市场和国内市场对产品品质和产品安全要求更加严格的今天，推广使用自动吞沫机是一项投资少、见效快、高回报的高新技术，相信独具慧眼的企业掌门人，定会不失时机，为他人、为自己创造更辉煌的财富！