วัตถุประสงค์หลักของการบำบัดอากาศในกระบวนการหมัก
ในอุตสาหกรรมการหมักแบบใช้ออกซิเจน การเจริญเติบโตและการเผาผลาญของจุลินทรีย์จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในปริมาณมาก เนื่องจากอากาศในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติมีฝุ่นละออง ความชื้น น้ำมัน และเชื้อจุลินทรีย์ชนิดอื่นปะปนอยู่ หากนำอากาศดังกล่าวเข้าสู่ถังหมักโดยตรง จะเสี่ยงต่อการปนเปื้อนจากเชื้อจุลินทรีย์แปลกปลอม ส่งผลให้กระบวนการหมักล้มเหลวหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง ดังนั้น จึงจำเป็นต้องผ่านการบำบัดทางกายภาพและเคมีอย่างเข้มงวดกับอากาศที่เข้าสู่ระบบหมัก เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของกระบวนการ
ข้อกำหนดด้านการฆ่าเชื้อและการกรอง
ความปลอดเชื้อถือเป็นหัวใจสำคัญของการบำบัดอากาศสำหรับกระบวนการหมัก โดยทั่วไปแล้ว การกำจัดเชื้อในอากาศมักใช้วิธีการกรองด้วยตัวกลาง ซึ่งอาศัยระบบกรองหลายขั้นตอนเพื่อดักจับจุลินทรีย์อย่างค่อยเป็นค่อยไป
- การกรองล่วงหน้าเบื้องต้น: ใช้เป็นหลักในการดักจับฝุ่นละอองขนาดใหญ่ ละอองน้ำ และละอองน้ำมันในอากาศ เพื่อปกป้องตัวกรองละเอียดที่อยู่ถัดไปและยืดอายุการใช้งานของตัวกรองดังกล่าว
- การกรองฆ่าเชื้อที่จุดสิ้นสุดโดยทั่วไปจะใช้ไส้กรองแบบรูพรุนขนาดเล็กพิเศษหรือไส้กรองโลหะเผาอัด เพื่อให้มั่นใจว่าอากาศที่เข้าสู่ถังหมักมีความปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์ โดยต้องมีอัตราการกักกรองในระดับมาตรฐานสูงเป็นพิเศษ
นอกจากน้ำและการควบคุมอุณหภูมิและความชื้น
เมื่ออากาศผ่านการอัดด้วยเครื่องอัดอากาศ ความชื้นสัมพัทธ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเมื่อเย็นตัวลงก็จะเกิดไอน้ำควบแน่นเป็นของเหลวได้ง่าย ความชื้นอาจทำให้ไส้กรองฆ่าเชื้อชื้นแฉะ ส่งผลให้แรงต้านการไหลของอากาศเพิ่มขึ้น ทั้งยังทำลายโครงสร้างของวัสดุกรอง จนทำให้ประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อล้มเหลว
- การทำความเย็นและการกำจัดน้ำอากาศที่ถูกอัดจนมีอุณหภูมิสูงจะต้องผ่านเครื่องทำความเย็นเพื่อลดอุณหภูมิ และผ่านเครื่องแยกน้ำออกจากอากาศเพื่อกำจัดน้ำในสถานะของเหลวที่ลอยอยู่
- การทำความร้อนเพื่อลดความชื้น: อากาศอิ่มตัวหลังจากการกำจัดน้ำแล้ว จำเป็นต้องผ่านการให้ความร้อนอีกครั้ง เพื่อลดความชื้นสัมพัทธ์ และให้มั่นใจว่าเมื่ออากาศเข้าสู่ตัวกรองปลายทางจะอยู่ในสภาพแห้ง
ข้อกำหนดด้านการกำจัดน้ำมันและความสะอาด
ฝุ่นละอองจากน้ำมันในอากาศไม่เพียงแต่จะไปอุดตันรูพรุนขนาดเล็กของตัวกรองและเพิ่มการใช้พลังงานเท่านั้น ยังอาจก่อให้เกิดพิษต่อจุลินทรีย์บางชนิดที่ไวต่อสารพิษ ส่งผลต่อเส้นทางเมแทบอลิซึมด้วย
- การควบคุมที่ต้นทาง: ในกรณีที่เงื่อนไขเอื้ออำนวย โรงงานหมักควรเลือกใช้เครื่องอัดอากาศแบบไร้น้ำมันเป็นอันดับแรก เพื่อตัดวงจรการปนเปื้อนจากน้ำมันตั้งแต่ต้นทาง
- การขจัดคราบน้ำมันอย่างล้ำลึก: หากใช้ปั๊มลมสกรูแบบฉีดน้ำมัน จำเป็นต้องติดตั้งเครื่องกรองน้ำมันที่มีประสิทธิภาพสูงและอุปกรณ์ดักจับด้วยถ่านกัมมันต์ไว้ที่บริเวณต้นทางของระบบท่อ เพื่อให้มั่นใจว่าปริมาณน้ำมันในอากาศจะลดลงจนอยู่ในระดับต่ำมาก
ความเสถียรของแรงดันและอัตราการไหล
กระบวนการหมักมีความต้องการออกซิเจนละลายน้ำค่อนข้างสูง ความเสถียรของการจ่ายอากาศมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับระดับออกซิเจนละลายภายในถังหมัก
- การจับคู่ความดัน: แรงดันของก๊าซที่จ่ายต้องสามารถเอาชนะแรงดันสถิตของระดับน้ำในถังหมัก ความต้านทานของท่อ และการลดลงของความดันในตัวกรอง เพื่อให้ภายในถังคงไว้ซึ่งความดันบวก และป้องกันไม่ให้อากาศจากภายนอกย้อนเข้ามา
- ทราฟฟิกคงที่การออกแบบระบบท่อควรเป็นไปอย่างเหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันอย่างรุนแรง ระบบควรมีอุปกรณ์ควบคุมความดันคงที่และวาลว์ปรับอัตราการไหล เพื่อทำการควบคุมอย่างแม่นยำตามความต้องการออกซิเจนในแต่ละช่วงของการหมัก