При выборе ферментера сравнивают прежде всего цену аппарата. Но в аэробных процессах основная статья эксплуатационных затрат — электроэнергия на перемешивание и подачу воздуха, и за годы работы она может превысить разницу в стоимости оборудования. Поэтому тип конструкции стоит оценивать и по тому, сколько энергии он потребует на кубометр среды.
Семь типов конструкции
| Тип | Как перемешивается среда | Энергозатраты на перемешивание и аэрацию |
|---|---|---|
| С механической мешалкой | мешалка на валу и барботёр | самые высокие, но и самый широкий диапазон задач |
| Барботажная колонна | только пузырьки воздуха | низкие, для маловязких сред |
| Эрлифтный с внутренним контуром | циркуляция вокруг внутренней трубы за счёт газа | низкие, хорошая циркуляция |
| Эрлифтный с внешним контуром | циркуляция через выносную трубу | низкие, удобно встраивать теплообменник |
| С внешней циркуляцией насосом | насос и эжектор возвращают среду с воздухом | средние |
| Насадочный | среда протекает через слой с закреплёнными клетками | низкие, узкая область применения |
| Твердофазный | культура растёт на увлажнённом твёрдом субстрате | низкие на перемешивание, высокие трудозатраты |
Механическое перемешивание остаётся универсальным выбором для вязких сред и культур с высокой потребностью в кислороде. Эрлифтные и барботажные аппараты экономичнее, но хуже работают с вязкими средами и густой биомассой.
Условный пример: исходные данные
| Параметр | Значение (условно) |
|---|---|
| Рабочий объём | 10 м³ |
| Время работы | 7000 часов в год |
| Удельная мощность, аппарат с мешалкой | 2 кВт/м³ |
| Удельная мощность, эрлифтный аппарат | 0,8 кВт/м³ |
Расчёт
Шаг 1. Формула. Годовое потребление на перемешивание и аэрацию: E = Pуд × V × t, где Pуд — удельная мощность, V — рабочий объём, t — часы работы.
Шаг 2. Аппарат с мешалкой. 2 × 10 × 7000 = 140 000 кВт·ч в год.
Шаг 3. Эрлифтный аппарат. 0,8 × 10 × 7000 = 56 000 кВт·ч в год.
Шаг 4. Разница. 140 000 − 56 000 = 84 000 кВт·ч в год. Умножьте на свой тариф — получите годовую разницу эксплуатационных затрат только по этой статье.
Шаг 5. Проверка применимости. Если культура требует интенсивного массообмена или среда становится вязкой, эрлифтный аппарат не обеспечит нужного снабжения кислородом, и выход продукта упадёт. Потери от недобора продукта легко перекроют экономию энергии.
Разница в энергопотреблении между типами ферментеров измеряется десятками тысяч киловатт-часов в год, но выбирать по ней можно только после того, как подтверждено, что более экономичная конструкция обеспечит культуру кислородом и перемешиванием.
Что ещё входит в стоимость эксплуатации
Охлаждение: рост культуры выделяет тепло, и холодильная нагрузка часто сопоставима с затратами на перемешивание. Стерилизация паром перед каждым циклом. Мойка и замена уплотнений, фильтров на газовых линиях. Для твердофазных аппаратов — ручной труд на загрузку и выгрузку.
Ферментеры Сушилка22 под ваш процесс
Промышленный ферментер изготавливаем объёмом от 10 до 200 000 л, с температурой культивирования от 4 до 60 °C и SIP-стерилизацией при 121 °C. Пар для стерилизации даёт электрический парогенератор от 25 кг/ч, а тепло брожения снимает теплообменное оборудование пластинчатого или кожухотрубного типа.
Опишите культуру и объём — сравним варианты ферментеров по стоимости владения. +7 906 968-1922, sales@sushilka22.ru.