去年江苏一家客户找过来,说罐上换了我们供的钛烧结分布器,结果在线溶氧一直上不去,取样看液里气泡还是大得很,怀疑我们滤芯精度不够。我让他把通气量、罐径、装液量发过来一算,问题根本不在滤芯上。
一、气泡大小不是只看精度,更看通气密度
很多人以为烧结分布器选20μm就一定出细泡,其实不对。气泡是从孔隙里出来之后在液面附近合并变大的,决定气泡直径的核心参数是“通气密度”——每平方米过滤面积每小时通多少立方气,单位m³/(m²·h)。
发酵罐常用的钛烧结分布器,精度一般选20~30μm,孔隙率35%~45%。这个区间下,通气密度控制在3~6m³/(m²·h)时,出来的气泡直径大概1~3mm,溶氧效果*好。一旦超过8m³/(m²·h),相邻孔出来的气泡来不及脱离壁面就并到一起,直接变成黄豆大的泡,再高的精度也白搭。
那个江苏客户的问题就在这:他60m³的罐,只装了3根Φ50×500mm的分布管,总过滤面积不到0.3㎡,通气比1:0.8的时候通气密度干到12m³/(m²·h),不并泡才怪。后来给他加到6根,气泡立马细了,溶氧从18%拉到42%。
二、316L和钛,发酵工况到底差在哪
啤酒、柠檬酸这类淡水发酵,用316L烧结分布器完全够,成本能省一半。但抗生素、维生素C这类培养基里氯离子高,或者补料里带硫酸盐的工况,316L用半年就会出现点蚀坑,孔隙被腐蚀变大,气泡越来越粗。这时候上纯钛烧结件,耐氯离子这一块是真省心。
要提醒一句:钛分布器别用在含氟离子的培养基里,哪怕浓度很低,温度超过60℃也会被腐蚀穿孔。这种工况得换哈氏合金,别硬上钛。
三、选型时别只报精度
做发酵罐的同行选型时,建议把这几个数一起要过来:罐径、装液量、通风比、培养基氯离子含量、是否高温灭菌。精度反而是*不重要的——20μm还是30μm,对溶氧的影响远不如分布管数量和安装高度。分布管一般离罐底150~200mm,太低了被沉积的菌体堵,太高了气液接触路程不够。
一句话总结:烧结分布器不是买回来拧上就行,通气密度没算对,换再贵的材质也出不了细泡。