高效分离技术在好气性发酵中应用

高效分离技术是近年发展起来的空气除水、除雾、除油及除尘新技术。最初应用在基因工程的细胞培养及生物发酵无害化处理，不使发酵尾气（排气）把有害的微生物排入大气，防止对人体及环境的污染，高效分离技术是从传统的离心分离技术基础上，根据液雾和粉尘撞击凝聚原理，设置特殊的导稳流分离装置，使设备分离效率大幅度提高。经努力实践和不断改进，已开发出具有国内先进水平的高效旋击分离器系列产品*，处理风量在20M3/h—20000 M3/h之间，其气液分离效率高达95%—99.99%，比一般旋风分离器高出20%以上，且在风量波动情况下，分离效率稳定，风量适应度好。已在好气性发酵的空气系统除油水及发酵尾气液沫回收处理中得到应用，取得了满意效果。现将不同行业使用情况，主要论述如下：
1．酶制剂发酵
酶制剂α—淀粉酶20M3发酵罐尾气液沫回收处理中使用，使分离的料液回流至发酵罐，使定容从12.5M3提高到15M3，定容提高20%，产物酶单位也有所提高，并杜绝了逃料现象，改善了生产环境。
2．肌苷发酵
在肌苷发酵生产中，因所用20M3/min空压机采用有油润滑，无菌空气系统油水较多，原设计配置了空气冷却器、旋风分离器和丝网除雾器，但生产不稳定，时有染菌现象产生，当时空气系统所配过滤器介质为棉花和活性炭，下几层棉花潮湿、发黄、含油多，阻力增加，主要原因是旋风分离器和丝网除雾器分离效率不高，而空压机又为有油润滑，较多油水进入过滤器，影响过滤除菌效果、影响生产。而后为该系统专门设计高效旋击分离器，安装在丝网除雾器后、过滤器前，每天约有3000—5000ml油水从空气系统中去除，过滤器过滤效果好，总过滤器使用时间延长，灭菌周期延长一倍以上，且下层棉花无油、不发黄，生产稳定。
3．谷氨酸发酵
3．1 在100M3发酵罐空气系统中使用，在原空气系统设备不变的情况下，增加高效旋击分离器，安装在过滤器之前，每天可去除12000ml左右油水，减少过滤器灭菌次数，每次消毒间隔时间延长50%。
3．2 在280M3发酵罐空气系统中应用，解决了空气系统油水多、聚四氟乙烯膜过滤器使用寿命短的问题和生产不稳定的问题。
3．3 在80M3发酵罐尾气液沫回收处理中应用，高效旋击分离器安装在发酵罐上部，与发酵罐排气口连接，分离后的液沫回流至发酵罐。和原来安装的一般旋风分离器对比，分离效率高，回收效果提高，发酵定容提高3%，消泡剂用量减少17%，且无跑料现象。
3．4 在200M3发酵罐尾气液沫回收处理改造中使用，在原发酵罐易跑料的排气口安装设备改造，使发酵罐放罐体积从145M3增加至165 M3，增加20M3，即提高13.8%，消泡剂用量从8Kg/t谷氨酸下降至5.5Kg/t谷氨酸，减少2.5Kg/t谷氨酸，约减少1/3左右。被分离后排出的气体洁净，活菌体排放大幅度减少，生产环境良好，发酵生产稳定，经济效益显著。

4．医药发酵
4．1 在透明质酸500L发酵罐空气系统中使用，解决了油水难以去除的问题，满足进口过滤器对空气予处理的高要求，解决了过滤器易损、更换频繁问题，效果良好。
4．2 在硫酸粘杆菌素35M3、50M3及80M3发酵尾气液沫处理中应用，解决了发酵泡沫多，消泡剂用量大，单用消泡剂不易消除泡沫等问题，使用高效旋击分离器后，消泡剂用量比原来减少50%以上，发酵定容比原来增加8%左右，同时发酵单位也有所提高，经济效益和环境效益显著，设备使用3个月即回收投资。
4．3 在阿维菌素60M3发酵罐尾气处理中使用，使发酵罐放罐体积增加6%，消泡剂用量减少30%，发酵单位提高，消除了发酵排气逃料严重的问题，同时解决了对生产及环境造成污染的环保问题。
5．小结和讨论
5．1 根据在国内上述发酵行业研究、探索和实践应用得出，高效旋击分离技术优于一般的传统离心分离技术；据此技术开发的产品，应用在好气性发酵行业的无菌空气系统除油水和发酵尾气处理系统中回收液沫，其效能大大高于一般的旋风分离器。
5．2 好气性发酵行业产品生产工艺及无菌要求各不相同，应用高效旋击分离技术制造配套的高效旋击分离器，应根据产品发酵原料介质特性，发酵风量、温度、罐压，发酵罐结构及安装空间等数据，对整个回收系统进行科学合理设计，从而达到最佳效果，否则影响系统效能，在配套时必须考虑。
5．3 高效旋击分离技术在好气性发酵尾气处理中应用，经济技术指标提高一般为：发酵放罐体积提高5%—15%，消泡剂用量减少1/3左右，发酵产物单位及转化率不降且有所提高（还需和生产工艺调整结合），同时消泡剂用量减少可减轻提取、精制等下游工序的负担，使得率有所提高、后处理费用下降。
5．4 高效旋击分离技术在好气性发酵行业中应用，对近年发酵生产规模不断扩大，发酵罐日趋大型化和密集化，在一定的生产空间空气用量及发酵排气量巨大的现状，减少活菌体排放，防止生产空间空气循环所造成的空气首尾交叉感染，保持空气质量，使发酵生产稳定将会起到重要作用。
5．5 高效旋击分离技术的推广应用将使有关发酵行业在增加不多设备投入的情况下，产量提高5%—15%，而消泡剂等原辅料单耗的下降，有利于经济效益的增长，提高参与国际市场的竞争力。
5．6 高效旋击分离技术可在发酵行业某些有害气体无菌化处理予分离中应用，促进清洁生产，为环境保护发挥作用。
5．7 高效旋击分离技术不但可应用在发酵行业上游生产中，而且可以使用在产品提取精制等下游工序中，如空气净化、物料回收处理等。
5．8 高效旋击分离技术及装备可以和微电子计算机技术结合，实现自动化、智能化，以便更好地为发酵行业服务，这还需要进一步研究摸索。

本文原作者：

陆飞浩 岑文学
（宁波浩邦生物技术有限公司，宁波 315040）
王国良
（宁波大学生命科学与生物工程学院，宁波 315211）