超节能超高温全自动培养基连续灭菌系统.ppt

超节能超高温全自动培养基连续灭菌系统河北科技大学徐亲民q_******@·2013*1中国发酵产业协会·柳州设计背景发酵产品直接生产成本中蒸汽成本约占5%,其中的80%消耗于培养基灭菌。蒸汽是仅次于电力的第二大能源。我国的工业用蒸汽绝大多数来源于煤炭的燃烧,造成严重的大气污染。随着一次能源价格的增长,作为二次能源的蒸汽价格也不断增长。与20年前相比,增长率超过100%。Date2中国发酵产业协会·柳州设计原理(一)1千克150℃()的饱和蒸汽冷却到140℃所释放的热量为12千焦。1千克140℃()的饱和蒸汽凝结成140℃的高压饱和水所释放的热量为2142千焦。以上两项合计,1千克150℃℃加热到140℃。反过来就是将1千克水由20℃加热到140℃理论上需消耗150℃。Date3中国发酵产业协会·柳州设计原理(二)如果将余热加以利用,则1千克140℃的高压饱和水冷却到30℃可释放465千焦的热量,可将1千克水由20℃加热到130℃。随后再将1千克130℃的水加热到140℃需要43千焦的热量,那么理论上将1千克20℃的水加热到140℃只需消耗150℃()。如果换热效率为90%,则将1千克水由20℃加热到140℃。Date4中国发酵产业协会·柳州设计思路实际上,大多数生物发酵厂家将1kg培养基由20℃加热到140℃,其中有90%以上的蒸汽作为乏汽排放掉了以及作为余热浪费掉了。因此,要节省灭菌的蒸汽消耗,必须尽可能使蒸汽在培养基中凝结,充分释放潜热,最大限度减少乏汽排放,同时最大限度地利用余热,并强化保温,减少散热损失。Date5中国发酵产业协会·柳州系统构成过滤器蒸汽保温维持器换热器浓浆泵温度、压力反馈控制泵马达转速高压喷射器至发酵罐辅助配料罐回流计算机控制系统配料罐止逆阀Date6中国发酵产业协会·柳州灭菌流程配料罐中的物料经浓浆泵泵入高效换热器,由灭菌后的热物料在高效换热器中预热后进入高压喷射器,将蒸汽吸入并压缩成高压饱和水,与预热后的物料瞬间混合并加热至140℃左右的灭菌温度,再以35~40s的时间流过保温维持器,然后返回高效换热器冷却,进入事先空罐灭菌的发酵罐或无菌物料储罐,最后将辅助配料罐中的少量清水泵入以清洗本系统。Date7中国发酵产业协会·柳州灭菌过程的自动控制本系统实施智能自动控制,控制单元能依据蒸汽压力的变化及该压力对应的所能达到的温度,智能确定不同的灭菌温度和相应的灭菌时间,并通过变频泵予以精细控制,即蒸汽压力偏低时会相应地降低灭菌温度和培养基流速,延长灭菌时间;而蒸汽压力偏高时会相应地提高灭菌温度和培养基流速,缩短灭菌时间,从而确保灭菌效果的稳定和可靠。Date8中国发酵产业协会·柳州节能效果的分析——原理在密闭的连续灭菌系统中,物料与高压饱和水混合后亦处于高压饱和状态,因此,可根据饱和热焓的变化来计算本系统在工作过程中的能量消耗。设冷料温度20℃,灭菌温度140℃,高效换热器的换热效率95%,冷却温度30℃,。并设物料与水的焓熵性质相同。查饱和水蒸汽焓熵表得:℃,;140℃,;20℃、30℃和140℃饱和水的比焓分别为:、。Date9中国发酵产业协会·柳州节能效果的分析——计算预热温度的计算140℃高温的物料冷却至30℃,可供利用的有效热量为:(-)=℃的冷料,所积聚的热焓为:+=,℃,此即为物料的预热温度。Date10中国发酵产业协会·柳州