2022第十届上海国际生物发酵产品与技术装备展览会
2022年12月1-3日 上海新国际博览中心

生物发酵行业催生无油空气产品需求爆发

突如其来的疫情影响了消费者对产品安全、环境和健康生活方式的态度。面对疫情的危害,提高健康意识,培养健康身体成为了全民的共识,而营养健康作为身体健康的基础,不再是婴幼儿和中老年群体的专属话题,越来越多的中青年群体也更加关注营养均衡和身体要素管理。
  疫情影响下,健康产业将成为未来消费升级的重点领域,而发酵产品作为大健康产业标志性产品,行业呈现蓬勃发展的趋势,市场前景广阔。
  生物发酵蓬勃发展,前景广阔
  作为生物工程的重要组成部分,生物发酵工程是指利用微生物发酵生产各种工业溶剂和化工原料。生物发酵产品已广泛渗透到纺织、造纸等多个行业。生物发酵产业是一个典型的科技含量高、附加值高、市场潜力大、带动性强的优质产业和朝阳产业,处于精深加工的前端和核心环节。这一产业主要通过利用微生物的代谢活动过程,经生物转化而大规模地制造各种工业发酵产品。
  微生物发酵带来的好处很多,不仅可以保存原来食品中的一些活性成分,如多糖、膳食纤维、生物类黄酮等对机体有益的物质,还能分解某些对人体不利的因子,如豆类中的低聚糖、胀气因子等,提升食品营养价值和口感。
  近年来,我国生物发酵产业蓬勃发展,市场规模不断壮大。主要产品产量从2015年的2426万吨增加到2019年的3064.7万吨,年均增幅达到5.9%。生物发酵产品出口量从2015年的344万吨增加到2019年的526.8万吨,年均增幅11.7%;出口额从2015年的45亿美元增加到2019年的54.45亿美元,年均增幅6.2%。其中,氨基酸、有机酸、淀粉糖及多元醇等产能及产量多年稳居世界第一位。国产化能力继续提升,关键设备实现国产化,技术指标不断提高,生产工艺得以改进……这些数据显示出中国生物发酵产业拥有国际竞争力的一面。
  由于生物反应过程具有复杂性、非线性和时变性,这些特性使得生物发酵产业对核心技术有了苛刻要求。而参与发酵反应的压缩空气即是该产业关注的重点之一。
  生物发酵领域需要什么样的空压机和压缩空气?
  发酵是人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。常说的发酵,多是指生物体对于有机物的某种分解过程,发酵是人类较早接触的一种生物化学反应。
  近年来,随着工业生物技术和过程控制的进步和发展,生物发酵被广泛应用于食品(红酒、酸乳酪、柠檬酸等)、生物制药和化学工业中,并得到高速发展。所有涉及发酵的过程和产业,都需要对发酵过程中的气体进行严密的监控,对空气的各项指标更是有着严格的标准。在工业发酵生产中,空气压缩机用来给发酵罐提供洁净无油的压缩空气。
  生物发酵生产中对空气质量的要求较高,如无菌、无油,温度、压力、湿度合适等。那么,生物发酵行业中,压缩空气系统具体需要考虑哪些因素呢?
  (1)节能需求突出
  电耗能源成本占整个压缩机生命周期成本的80%,空气压缩机电耗占到整个发酵工厂约50%的总能耗;结合发酵工艺的运行工况和对压缩空气实际需求的特点,合理选型和搭配空气压缩机,不仅能保证产品质量,又可实现最大限度地能源节省。
  根据不同微生物体生物化学反应对氧需求量和发酵工艺的特性,考虑单个发酵罐在不同发酵时间对压缩空气需求的变化,以及多个发酵罐投入运行的间隔,统计出压缩空气最大、最小和平均需求量;考虑空压机气量可调节范围,选择空压机台数和单台气量,尽量避免空压机放空或卸载状态运行,减少不必要的能源浪费。
  (2)压力较稳定
  发酵行业的压力一般比较稳定,压力范围基本是0.3-3.5bar(g),绝大部分是1.8-2.5bar(g)。空压机工作压力取决于发酵罐物料液位高度、发酵罐顶部背压、客路压降、除水/除菌装置压降。
  (3)所需的空压机设备类型
  根据发酵行业的用气特点,所需的空压机设备分为两类:
  1、低压无油空压机:包括单级压缩离心式、两级压缩螺杆式、低压无油螺杆、无油活塞式等。
  2、鼓风机:单级压缩离心式(齿轮增速、磁悬浮)、无油螺杆式、罗茨式鼓风机。
  目前发酵应用最常见的系统配置是总管路供气、单个发酵罐前加流量调节阀调节流量。每个发酵罐前有流量调节阀,通过阀流量来控制压缩空气进罐气量,压缩机取总管网压力信号自动调节排气量。
  为达到高效节能的效果,一般建议采用离心式空压机和变频螺杆式空压机搭配,或者变频螺杆式和工频螺杆搭配。这样的搭配可以充分发挥离心空压机效率高、变频螺杆调节范围大的各自优点,全流量范围调节,没有放空、没有卸载运行,可大大降低能耗。
  (4)除水、灭菌非常重要
  为了保证进入发酵罐压缩空气无菌要求,压缩空气必须经过无菌过滤处理,为保证空气过滤器在适合的相对湿度状况下工作,要求进入发酵空气过滤器前的压缩空气升温8~10℃,所以空压站的空气出口温度应控制在20℃左右;为了减轻发酵车间空气过滤器颗粒的负担,对空压站的空气处理提出了较高的要求;无菌压缩空气制备是一个能耗较大的过程,空压机的出口压力高低同整个系统的设备选型设备选型和管道设计有着极大关系,因而需要综合考虑整个无菌压缩空气的制备过程,确定合适的空压机出口压力,以降低能耗。
  抓住发酵行业带给空压机行业的机遇
  近年来,发酵行业逐渐由产业链单一、产能结构性过剩向完整的上下游产业链,高品质、高附加值产品过渡。在过去的几年中,发酵行业也经历过激烈的市场竞争,企业间兼并重组十分活跃,产业集中度显著提高。在新的行业格局下,升级技术,更新设备,规划产能成为发酵行业企业当务之急。一些技术、工艺、装备上的区别将决定重组后发酵行业企业在未来竞争中的成败。此外,国家也陆续出台政策促进新技术、新装备在发酵行业推广,以提高发酵产品特殊性能,增加产品附加值。
  因此,空压机企业应及时抓住生物发酵行业产业升级的机会,针对它们对节能环保空压机的需求,精耕细分行业,准确定位用户,谋求更高利润。与此同时,近年来,随着国内空压机企业在无油鼓风机上的突破,越来越多的企业开始进入生物发酵行业。
2022第十届上海国际生物发酵产品与技术装备展,将于12月1-3日上海新国际博览中心盛大召开,本届展览面积超过30000平方,500家参展商,预计20000专业观众,展品涵盖食品、酒/饮料、乳制品、功能食品、食品添加剂、营养保健品、动物保健品、维生素、医药(疫苗、抗生素、蛋白等)、生物技术、细胞工程、基因工程、生物药、化药、中药、生物农药、生物肥料、发酵饲料、传统发酵、化工(精细化工、医药中间体等)、日化品、生物资源提取、生物能源等生产企业所需的各种生产、加工、检测设备及相关辅助设备。
  目前,国内涉足低压无油领域的企业有宁波鲍斯能源装备股份有限公司、鑫磊压缩机股份有限公司、厦门东亚机械工业股份有限公司、中车北京南口机械有限公司、上海佳力士机械有限公司、南京磁谷科技股份有限公司、盛米顿流体机械(上海)有限公司潍坊富源增压器有限公司、河北金士顿科技有限责任公司、上海睿者机械有限公司、浙江珂勒曦动力设备有限公司、亿昇(天津)科技有限公司等均亮相本次盛物发酵盛会!
文章转自压缩机杂志
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