发酵罐尾气分析系统

随着以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术迅猛发展，生物发酵制品已成为21世纪投资活跃发展又快的产业之一。因生物发酵药品具有疗效高，毒性低，副作用少等特点，而被广泛应用于临床，甚至将会逐步取代一些化学合成药，为人类健康作出越来越大的作用。同时因生物医药发酵空气用量大，大量未处理尾气排人大气，使部分发酵代谢产物随尾气带出，甚至有特殊难闻气味产生，即其药品成分或中间体浓度在空气中不断升高，反过来对人体及环境产生危害。因此，对其发酵尾气进行治理是很有必要的。那么发酵罐尾气的分析，您知道是通过什么原理怎么进行的吗？今天，小编给您介绍一款EZGAS6020型的发酵尾气分析仪，CO2和O2浓度反映了生物发酵状态和发酵阶段，是发酵过程中非常重要的参数。EZGAS6020型发酵尾气分析仪在线监测尾气中CO2和O2气体浓度，结合其它分析参数计算CER、OUR和RQ，用于优化发酵过程，提高发酵质量和产率。仪器可同时连接1至4个发酵罐，自动切换分析，并通过Modbus将数据传输至计算机，计算机软件显示和保存分析数据。工作原理CO2 NDIR不分光红外分析法光谱吸收法表明许多气体分子在红外波段存在特征吸收。根据朗伯－比尔定律，特征吸收强度与气体浓度成正比例关系。EZGAS6020型发酵尾气分析仪正是采用此原理，属于NDIR（不分光）红外线气体分析方式，可用于连续分析混合气体中某种待测气体组份的浓度。O2 电化学或顺磁氧方法气体介质处于磁场中被磁化，根据气体的不同也分别表现出顺磁性或逆磁性。如O2、NO、NO2等是顺磁性气体，H2、N2、CO2、CH4等是逆磁性气体。氧气的体积磁化率要比其他气体的体积磁化率大得多，因此可以采用氧气的顺磁特性来分析氧气浓度。技术参数工作环境温度: (5～45)℃气体流量：(18～42)L/h，即(0.3～0.7)L/min气体湿度：0～80%RH 无液态水输出: 4～20mA通信方式：RS232 Modbus RTU电源：(220±22)VAC，(50±0.5)Hz，功率约40W重量：约10kg仪器采用483mm(19”)嵌入式机箱技术特点一台仪器分析1-4个发酵罐，适合连续在线分析。具有自动标定功能，仪器长期稳定性好。内置流量可调的采样泵。彩色触摸屏显示，操作简单。计算机软件显示分析数据，并保存于文件，便于数据的分析。典型应用领域各类生物发酵罐生物制药科学实验室

随着国内生物制药、食品等市场竞争的激烈，企业考虑不断地提高效益，减少消耗，以获得竞争优势。国内很多领先的生物制药、食品公司通过采用在线气体分析装置分析生物过程中生理代谢特征参数，优化发酵工艺，提升效价或产量。在许多气体分析装置中，质谱仪无疑是最佳选择，相比于传统的尾气分析仪，质谱分析仪具有快速、准确、稳定、通道多等优势。十年前，质谱仪作为高端精密的产品，只有国外的几家公司提供，并且价格非常昂贵，在生物行业应用寥寥无几。针对尾气质谱分析仪, 舜宇恒平做了很长时间的产品开发和市场开发，并于2009年推出国内首台商品化过程气体质谱仪，打破了国外过程质谱仪的垄断，2010年，舜宇恒平公司承担的 “国产四极杆质谱仪直接分析生物发酵尾气的方法研究”项目，顺利通过了上海市科委专家组的验收并得到高度的评价。自此，舜宇恒平的发酵尾气质谱仪逐步应用在生物制药行业发酵工艺过程中，并提供整体、专业的解决方案，而且得到了客户良好的反馈。近几年来，随着质谱仪在生物制药行业应用的普及及使用价值的充分体现，越来越多的客户从早期制药研发小试中试应用转向在发酵工业生产中采用质谱仪进行监控、分析，指导发酵过程的补料、供氧、代谢调控等，涉及的产品领域也很多，包括辅酶Q10，抗生素、酵母、酶制剂，阿维菌素等等，客户通过尾气质谱仪对发酵罐进行实时监测、精准控制，提升了产量，创造了经济效益。相比较在研发过程中的质谱应用，客户对工业生产过程中的质谱应用要求更高，除了要求仪器本身性能稳定、数据准确、维护简单，同时需要我们提供整体的解决方案，包括管路的设计、包括现场的软件对接等等。工业发酵过程中的尾气湿度大，并且含有泡沫颗粒等杂质，随着反应的进行，温度和压力也有较大的变动，这样的尾气直接进入质谱仪会造成仪器的损害并且测量误差也会很大，针对此情况，舜宇恒平结合大量的客户现场情况开发气体前处理系统，该系统目前已升级至三代产品。针对质谱仪数据与控制系统的通讯问题，我们也有完善的解决方案，我司质谱仪与工艺设备集散控制系统（DCS）之间通讯的方式是多样化的。既包括现代的数字传输方式（OPC、modbus等），也包括传统的模拟信号传输方式（4-20mA电流等）。目前已与市面上国内外绝大多数的主流DCS（PCS7、ifix、组态王等）实现通讯连接，能够非常方便地将气体分析数据与过程控制活动相结合。同时我们发现，在质谱仪应用过程中，光有仪器性能好是不够的，我们要把客户培训好，服务好，我们要让客户用好，真正的对生产起到一定的作用才是最主要的，为此我们建有专业的质谱技术团队，我们定期电话回访，我们快速反馈，及时服务，解决客户的疑难问题。 在线质谱仪是在线、快速、多组分气体成分高精度分析仪器，将在线质谱仪用于生物过程领域，实现不同类型生物过程尾气中O2、CO2、N2、H2、乙醇、CO、Ar等气体及其它可挥发分子组分的高精度、宽量程和长时间连续稳定测量，得到气体的种类（性质）和浓度变化等信息，并将数据输入软件或者DCS控制系统进行相关计算并实施连锁控制。 最后，在此也感谢所有客户对我们产品的信任和支持，感谢这么多年来各方合作伙伴的鼎力相助，我们将一如既往的提供优质的产品、良好的服务，为国产仪器的腾飞努力，为生物制药等行业的发展贡献一份绵薄之力。

沼气发酵是整个沼气工程的核心，对沼气生产效率和工程经济具有决定性的影响。因此必须对沼气发酵过程进行有效的监测，一般可以选择一些沼气成分监测设备，如沼气分析仪Gasboard-3200，用户可根据沼气中甲烷、二氧化碳、硫化氢、氧气等成分对沼气发酵的工艺过程进行调控，可以有效提高沼气产气量。 除此之外，选择合适的沼气发酵装置也是十分必要的，根据建造材料，沼气发酵装置可分为钢筋混凝土结构、钢结构（包括钢板焊接结构、钢板卷制结构、钢板拼装结构）和软体沼气发酵装置。下面介绍几种钢结构发酵罐与软体沼气池，希望能帮助大家更全面系统的了解沼气工程常见的几种沼气发酵装置。 一、钢板焊接结构沼气发酵罐 钢板焊接结构沼气发酵罐最大的优点是技术成熟，可以现场制作，不需要专用的设备和工装，但防腐工艺相对复杂。其设计的一般规定为： 1）沼气发酵罐的设计压力通常取常压或接近常压，负压不应小于0.49kPa。 2）设计条件不应少于以下内容：发酵罐容积或直径、高度；地震设防烈度、风载荷、雪载荷、气温条件及地址条件；操作压力及操作温度（取罐体正常操作时，罐体金属可能达到的最高或最低温度。在寒冷地区，对无加热也无保温的罐体，设计温度建罐地区最低日平均温度加13℃）；介质种类及密度。 3）厚度附加量应考虑钢板负偏差和腐蚀余量。 钢板焊接发酵罐多采用立式圆筒形，其结构设计最主要在于钢板的厚度和焊缝设计。从用材角度考虑，立式圆筒形罐体径高比为1:1时最节省材料。钢板越宽，在发酵罐制作过程中焊缝越少，相应地减少了焊缝渗漏的可能性，同时加快了制作速度，节约了焊接的人工费用。目前国内市场最容易买到的钢板宽度规格尺寸是250mm和1500mm。而发酵罐罐体尺寸的确定可以从三个方面同时考虑：径高比宜为1:(0.6~1.2)；尽量采用宽度大的钢板；尽量采用同一规格尺寸的钢板。 对于钢板焊接发酵罐的腐蚀问题，我们一般可以按中等腐蚀强度来考虑。对钢材（不包括镀锌材料）表面焊缝进行除锈处理后，再在罐体表面刷一层防锈底漆，一般不超过6h。油漆防腐的施工方法：油漆稀释后用滚筒从上到下均匀涂刷，涂膜总厚度0.15~0.20mm，分两至三道完成，发酵罐外表面面漆应选用与底漆结合良好的配套使用，外壁有保温层时可不刷面漆，发酵罐内壁不刷面漆。 二、钢板卷制结构沼气发酵罐 钢板卷制结构沼气发酵罐也就是俗称的“利浦罐”。利浦罐应用金属塑性加工硬化和薄壳结构的原理，采用螺旋、双折边、咬合工艺和专用滚压、咬合、压紧成型设备来建造沼气发酵罐。采用该技术制作的罐体，施工周期短，节约钢材，罐体自重轻，使用寿命一般可达20年以上，具有相当大的环拉强度。但需要专门设备进行制作，其使用的钢板材料不是市面上的通用规格，且建造容积一般不宜过大，单池容积一般不超过5000m3。 利浦罐使用的材料通常为495mm宽，2~4mm厚的镀锌钢板或不锈钢-镀锌钢板复合板。从强度理论上讲，罐体的钢板厚度可以比2mm更小，但从结构稳定性角度考虑，选用材料一般不小于2mm，鉴于制罐机械咬合紧密度和压紧强度的限制，选用材料一般不大于4mm。 由于利浦罐体所用材料较少，因而利浦罐对底板基础的要求远远小于钢筋混凝土罐对底板基础的要求。在基础底板浇筑时，按所要制作的罐体直径在底板表面留一条宽150mm，深100mm的预留槽，槽内按直径均匀放置一定数量的锚形不锈钢预埋件，利浦罐制作完成后将被准确地放入预留槽内，用螺栓将罐体和预埋件固定，然后用膨胀混凝土和沥青、油毡等材料来密封此槽，最后覆细石混凝土保护层。 对于防腐问题，虽然使用镀锌钢板制作的利浦罐具有一定的防腐作用，但是钢板表面附着的镀锌层不足以抵抗料液和气体对其的腐蚀，特别是在开孔处和安装平台、栏杆、保温层固定件等焊接处，钢板表面镀锌层容易遭到破坏，所以在罐体制作完成、实验合格后仍然需要进行防腐处理。同样采用利浦制罐技术的沼气发酵罐也需要制作保温结构。其防腐处理方法与钢板焊接结构的发酵罐相同。 三、钢板拼装结构沼气发酵罐 钢板拼装罐是采用钢板搭结技术利用螺栓进行连接紧固安装而成，罐体及罐顶材料均采用符合国家标准的钢板，在工厂内将钢板机械加工处理后进行纵向、横向搭结，搭结处采用专业高分子密封材料聚硫胶将其密封拼装组合。按其表面材料不同又可细分为：搪瓷拼装罐、热喷涂拼装罐、电泳漆拼装罐等。 1.搪瓷拼装罐 搪瓷拼装罐是基于薄壳结构原理，采用预制柔性搪瓷钢板以螺栓连接方式及橡胶密封拼装制成的罐体，简称搪瓷钢板拼装罐或搪瓷拼装罐。搪瓷钢板基板为低碳钢冷轧板，屈服强度≤280MPa，抗拉强度270~410MPa，搪瓷瓷釉是多种无机化工原料共同高温烧制反应而成，搪瓷钢板通过钢板基材表面涂敷搪瓷浆料并进行焙烧而成。搪瓷钢板拼装罐具有耐腐蚀性好、施工周期短、节约钢材、罐体自重轻、易拆卸等优点，其缺点是螺栓连接的方式带来了渗漏的可能，不方便施工现成开孔方位的调整。 2.热喷涂拼装罐 热喷涂拼装罐是热喷涂技术和拼装罐结合的产物，热喷涂技术是指将两根带电的金属丝电弧熔融，并通过压缩空气喷吹、雾化，使金属喷涂至经处理的基体表面，形成结合良好、致密的金属涂层，然后用封闭剂对金属涂层表面进行封闭，最终形成长效防腐复合涂层。电弧喷涂锌、铝涂层外加有机封闭涂层的长效防腐蚀复合涂层能够实现30年内不维护的要求。电弧喷涂层与钢结构基体以机械镶嵌和微冶金的结合，提高了涂层结合力，在轻微碰撞或冲击下也能确保防腐涂层不起皮、不脱落，使得涂层质量 完全满足长效防腐蚀的要求，从而减少了钢板结构在服役期间的维护费用，减少了涂料施工带来的环境污染，延长了钢板结构的使用寿命。 3.电泳漆拼装罐 电泳漆拼装罐的钢板表面防腐运用了“阴极电泳处理”技术，阴极电泳处理是一种特殊的防腐方法，该方法以拼装钢板为阴极，即将钢板浸渍在装满水离子浓度比较低的电泳槽中作为阴极，在槽中另设置与其相对应的阳极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷），在两极间通以直流电，在钢板上就会析出防腐膜，钢板经过酸洗、磷化、电泳等防腐处理后，再进行喷粉处理，就可使钢板具有双层防腐的功效，电泳层和钢板之间的结合力很强，电泳涂层作为保护层不仅能阻止罐体腐蚀，且具有抗强酸、强碱的功能和极强的抗磨损性。 电泳漆与传统防腐处理技术相比具有防腐效果好、耐高温、耐低温、耐磨、抗冲击等优点，在运输过程中可减少或避免罐体碰撞损坏。此外，还克服了搪瓷拼装罐运输及安装过程中因碰撞而造成掉瓷和大面积爆瓷的现象。 四、软体沼气发酵装置 软体沼气发酵装置，是一种新型沼气设备。主要包括：软体可折叠沼气发酵袋、沼气储气袋、沼气升压泵、脱硫器、分水器、沼气输送管及相关管件等。设备的主体是软体可折叠沼气发酵袋，采用高强度塑性材料制成，设有出气孔，进、出料口。其发酵原料来源广泛，可将大量的生活垃圾转化为价格极低的燃气。目前较为常用的软体沼气发酵装置主要有两种：黑膜软体沼气池和红泥软体沼气池。 1.黑膜软体沼气池 黑膜软体沼气池，学名“全封闭厌氧塘”，是养殖场沼气制取装置中的一个重要部分。黑膜软体沼气池是在开挖好的土方基础上，由底膜和顶膜密封形成的一种厌氧反应器。该沼气池集发酵、贮气于一体，采用防渗膜材料将整个厌氧塘进行全封闭，其粪污处理原理与其他厌氧生物处理过程一样，依靠厌氧菌的代谢功能，使有机底物得到降解并部分转化生成沼气。其特点如下： 1）建设成本低，施工方便 2）停留时间长，出水效果好 3）吸热性能好，增温保温效果好，产气量高 4）防渗膜材料抗拉强度高，抗老化、耐腐蚀 5）超大贮气容积，可实现一体化贮气 6）池底设自动排泥装置，能很好的实现排渣功能 从建设成本、维护管理，及产气、发电、污水处理等多方面来说，黑膜软体沼气池有着天然的优势，因而有着较好的经济效益、社会效益和生态效益。较适用于大型养殖场与“水泡粪”工艺养殖场的养殖排泄物的处理。但黑膜软体沼气池占地面积大，如果要进行沼气发电的话，还需增加一个防腐防爆的增压器。 2.红泥软体沼气池 红泥软体沼气池是指利用新技术新材料制作而成并且可折叠的沼气池，主要由沼气发酵池、沼气池储气袋组成。发酵池主要分为茶壶形和浮罩形；储气袋一般分为圆柱形和长方形。红泥软体沼气池比一般的PVC多了红泥成份，红泥胶皮是一种改性合金塑料，是一般塑料无法比拟的。虽然红泥软体沼气池容易受外界锐器，老鼠啃咬等损坏，造价较黑膜软体沼气池高，但具有如下优势： 1）使用条件不受季节、地域气候的限制 2）阻燃、抗老化、耐腐蚀、耐低温、防震，使用寿命长 3）制作简便，运输方便，对存放点基础无特别要求，施工方便 4）建设工期短，投资少，比低压湿式贮气柜减少投资40%以上 6）安装拆卸容易，维修、搬迁方便简单 7）可根据产气量、贮气量大小随时增减贮气袋数量 8）商品化程度高，可以实现专业化、规范化、工厂化生产（来源：沼气圈）