كم يبلغ ضغط الهواء في خزان التخمير البيولوجي؟

النطاق الاعتيادي لضغط الهواء في خزان التخمير البيولوجي

في عملية التخمير الحيوي الصناعي، يرتبط ضبط ضغط الهواء ارتباطًا مباشرًا بمستوى الأكسجين المذاب وكفاءة التمثيل الغذائي للميكروبات. وعمومًا، يُحافظ على ضغط دخول الهواء في خزان التخمير عند0.1 ميجا باسكال إلى 0. 4 MPaبينهما. يتيح نطاق الضغط هذا التغلب على مقاومة الضغط الساكن الناتجة عن مرشحات الهواء وصمامات الأنابيب وكذلك عمود سائل التخمير، مما يضمن توزيعًا متساويًا للهواء المعقم في قاع خزان التخمير.

العوامل الرئيسية المؤثرة في ضبط ضغط الهواء

في الممارسة العملية، لا يظل قيمة ضغط الهواء ثابتةً، بل ينبغي تعديلها ديناميكيًا وفقًا للعوامل التالية:

• نسبة ارتفاع إلى قطر خزان التخمير ومستوى السائلكلما ارتفع جسم الخزان، زاد الضغط الهيدروستاتيكي لعمود السائل، وبالتالي ازداد ضغط الهواء المطلوب للدخول.
• نوع موزع الهواءعند استخدام رؤوس التهوية ذات المسام الدقيقة أو الأنابيب الحلقيّة ذات الفتحة الواحدة، تختلف خسائر المقاومة الخاصة بها، مما يؤثر مباشرةً على متطلبات ضغط الهواء الداخل.
• الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسائل التخميرمع استمرار عملية التخمير، يزداد تركيز الكتلة الجرثومية، وترتفع لزوجة محلول التخمير، كما تزداد مقاومة صعود الفقاعات؛ وقد يستلزم الأمر رفع ضغط الهواء بشكل مناسب للحفاظ على مستوى الأكسجين المذاب.
• مقاومة مرشح إزالة الجراثيميجب أن يخضع الهواء قبل دخوله إلى خزان التخمير لعملية ترشيح دقيقة لإزالة الجراثيم، كما يجب حساب المقاومة الأولية لمرشح الخرطوشة وانخفاض الضغط الناتج عن الاستخدام ضمن إجمالي متطلبات الضغط.

التطبيق الأساسي لضاغط الهواء في نظام تزويد الغاز للتخمير

يُعدّ ضاغط الهواء المصدرَ للطاقة في نظام تزويد الهواء لخزان التخمير، وتُحدِّد أداؤه بشكل مباشر استقرار ضغط الهواء وجودته. وفي مجال التخمر البيولوجي، تتميّز تطبيقات ضاغط الهواء بالخصائص التالية:

• تقنية الضغط الخالية من الزيتلتجنب تلوث محلول التخمير بجسيمات زيت التشحيم، مما قد يؤدي إلى تسمم الكائنات الدقيقة أو يؤثر على نقاء المنتج، يُفضل عادةً استخدام ضواغط الهواء الخالية من الزيت.
• نظام المعالجة اللاحقة المتكامليجب معالجة الهواء المضغوط عبر مبرّد، وجهاز تجفيف، ومرشحات دقيقة متعددة المراحل، وذلك لإزالة الرطوبة والزيوت والجزيئات الدقيقة، بما يضمن أن يكون الهواء الداخل إلى خزان التخمير خالياً من الجراثيم وجافاً وفقاً للمعايير المطلوبة.
• التحكم في التردد بضغط ثابتتختلف متطلبات تدفق الهواء بشكل كبير في المراحل المختلفة من عملية التخمير. ويتيح ضاغط الهواء الذي يعتمد على التحكم بتردد المحرك تعديل سرعة دورانه تلقائيًا استنادًا إلى تغذية راجعة عن ضغط شبكة الأنابيب، مما يضمن ثبات ضغط الهواء ويقلل استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ.

التحقق من الأعطال وصيانتها المتعلقة بانحراف ضغط الهواء

خلال عملية التخمير، قد تؤدي تقلبات ضغط الهواء إلى حدوث انحرافات في مستوى الأكسجين المذاب، مما يؤثر بدوره على غلة الإنتاج. ومن بين حالات انحراف الضغط الشائعة واتجاهات استكشاف الأخطاء وإصلاحها ما يلي:

• ضغط الهواء الداخل منخفض نسبيًايُركَّز في الفحص على ما إذا كان معدل تدفق الهواء لمكبس الضاغط غير كافٍ، وما إذا كانت شبكة أنابيب إمداد الهواء تعاني من تسريبات، وكذلك ما إذا كان مرشح التعقيم مسدودًا بشكل شديد بسبب تراكم المياه أو الشوائب.
• الضغط داخل الخزان مرتفع نسبيًاعادةً ما ينجم ذلك عن عدم كفاية فتحة صمام العادم، أو انسداد خطوط عادم الغاز، أو تراكم مياه التكثيف في غازات العادم، مما يؤدي إلى سوء تصريف العادم؛ لذا ينبغي تنظيف خطوط عادم الغاز على الفور وضبط حساس الضغط.