Hoe kan die tenkstruktuurontwerp van die fermentasietenk beide drukweerstand en gemak van skoonmaak in ag neem?

Met die voortdurende verbetering van die prestasievereistes vir tenks in nywerhede soos voedsel, medisyne en biologiese fermentasie, het die versekering dat die toerusting maklik is om skoon te maak en te ontsmet terwyl dit aan die drukweerstandskapasiteit voldoen, 'n dringende probleem geword vir ontwerpingenieurs om op te los. Hierdie artikel ondersoek die ontwerpidees en spesifieke maatreëls van die tenkstruktuur wat beide druk en gerieflike skoonmaak in ag neem vanuit aspekte soos ontwerpbeginsels, materiale en oppervlakbehandeling, strukturele optimalisering, skoonmaakpaaie, sowel as verseëling en dreinering.

I. Basiese Vereistes vir Druktoleransie

In die meeste industriële toepassings moet tenks die statiese en dinamiese druk wat deur die vloeistowwe, gasse of dampe binne veroorsaak word, weerstaan, asook die gevaarlike ladings wat kan voorkom wanneer oordruk plaasvind. Wanneer die tenk se behuising ontwerp word, moet die volgende punte eers verduidelik word:

• "Ontwerpdruk"

Die ontwerpdruk van die tenk word gewoonlik bepaal deur die prosesvereistes. Byvoorbeeld, die fermentasietenk moet 'n stoomsterilisasiedruk van 0.1 tot 1.5 bar kan weerstaan, of die plaaslike oombliklike druk wat gegenereer word as gevolg van roering onder druk. By die ontwerp moet die maksimum werkdruk en ontwerpmarge duidelik gedefinieer word, en strukturele verifikasie moet uitgevoer word in ooreenstemming met die "Kode vir die Ontwerp van Drukvate" of die CE PED-richtlijn.

• Druklasvorm

Benewens hidrostatiese druk, indien daar toestande soos roering, gasinspuiting of lugsirkulasie is, moet die invloed van dinamiese las, ongebalanseerde las en pulserende druk op die tenkwand en ondersteunende struktuur in ag geneem word.

• Veiligheidsfaktor en sterkteberekening

Gebaseer op die medium wat gebruik word, temperatuur, materiaalsterkte-eienskappe, ens., kies 'n gepaste veiligheidsfaktor (soos 1.5-2.0), en voer sterkteverifikasie uit op die tenkwanddikte, kopkromming, steunribbes, ens. deur middel van eindige elementanalise of handmatige berekening om te verseker dat geen plastiese vervorming of onstabiliteit onder die mees strawwe werksomstandighede voorkom nie.

MIKEBIO selkultuur bioreaktor fermentasiestelsel

II. Basiese vereistes vir maklike skoonmaak

Die sanitêre skoonmaak (CIP-skoonmaakstelsel, SIP-sterilisasie) van die toerusting vereis dat die binne- en buitenste oppervlaktes van die tenk glad moet wees, sonder dooie hoeke, maklik om vloeistof te dreineer, en versoenbaar is met warm water, hoëtemperatuurstoom en 'n sekere vloeitempo van skoonmaakmiddel-spoeling. Spesifiek gesproke:

• Oppervlakafwerking

Die binneste oppervlak moet Ra ≤ 0.8 μm (of laer) bereik om mikrobiese retensie en materiaalreste te voorkom. Die gladheid word bereik deur prosesse soos polering, sandblaas en spieëlafwerking.

• "Ontwerp sonder blindekolle."

Die tenk moet skerp hoeke van 90°, blinde kolle en onnodige uitsteeksels vermy. Dit word aanbeveel om boogverbindings en boogoorgange te gebruik om te verseker dat die skoonmaakvloeistof glad na die riooluitlaat kan vloei onder die werking van swaartekrag en skuurkrag.

• CIP-spuitstelsel

Installeer verskeie 360°-spuitballe of -spuitpype. Die uitleg van die spuitkoppe moet die bokant, sywande en onderkant van die tenk bedek om die spuitbereik en oorvleuelingstempo te verseker. Dit word oor die algemeen aanbeveel dat die spuitdekkingstempo ≥95% is.

• Die ligging en vorm van die riooluitlaat

Die riooluitlaat moet op die laagste punt onderaan die tenk of effens bokant die laagste punt gerangskik wees, in kombinasie met die hellingshoek (onderste tapsheid ≥135°), sodat die oorblywende vloeistof vinnig versamel en tydens spoeling ontlaai kan word.

III. Strukturele Ontwerpstrategie

1. Tenkwand en kopvorm

• Ontwerp van muurmateriaaldikte

Op grond van die voldoening aan die ontwerpdrukvereistes, volgens die deursnee en hoogte van die tenk, moet die wanddikte ≥ tenkdeursnee /100 tot /50 wees. Vir klein tenks met 'n kapasiteit van minder as 200 liter, kan S304 of S316L vlekvrye staal gebruik word, en die wanddikte is gewoonlik tussen 2.5 en 3.0 mm. Vir groot industriële tenks moet die bepaling gebaseer wees op die berekeningsresultate of huidige standaarde.

• "Kopkrommingsontwerp.

Die koepelvormige of sferiese kop kan spanning beter versprei en het beter drukdraende prestasie in vergelyking met die plat kop. Dit word aanbeveel om 'n halfronde kop (radius = 0.5 × tenkdeursnee) of 'n elliptiese kop (2:1 verhouding ellipties) te kies, wat nie net spanningskonsentrasie kan verminder nie, maar ook skoonmaak kan vergemaklik. 'n Sirkelvormige boogoorgang word tussen die kop en die muurpaneel aangeneem, met die boogradius van nie minder as 2 × wanddikte nie.

2. Tenkliggaamvurk sweis en ondersteuning

• Lassposisie en -vorm

Probeer om die simmetriese longitudinale sweislasse en omtrekslasse aan die buitekant van die tenkliggaam te plaas om deurlopende sweisafskuinings op die binneste oppervlak te vermy. Vir onvermydelike interne sweisnate moet volledige interne en eksterne polering van die sweisnaat na sweiswerk uitgevoer word om die oppervlakruheid van die sweisnaat naby dié van die basismetaal te maak.

• Ondersteuningsstruktuurontwerp

Wanneer die driepoot- of sirkelvormige ringlaer ondersteun word, moet die algehele stabiliteit en gemak van skoonmaak in ag geneem word. Vir sanitêre tenks word 'n sirkelvormige wiegsteun gewoonlik aangeneem, en die gebruik van reghoekige steunpale word vermy. Daar is voldoende spasie tussen die basisse om die vloei van die skoonmaakmiddel en personeelinspeksie te vergemaklik.

3. Interne pypwerk en spuitontwerp

• Uitleg van die sprinkelstelsel

Een of meer CIP-spuitballe word bo-aan geïnstalleer, en spuitpype word toepaslik op die sywande of in die middel toegerus. Die druk van die spuitstelsel moet gewoonlik ≥2 bar wees, en die spuitspoed is ≥2 m/s. Die spuitstuk word verkieslik van politetrafluoroëtileen (PTFE) materiaal gemaak, wat hittebestand, korrosiebestand en afneembaar is vir onderhoud.

• Interne pyplynsprong en ondersteuning

Alle interne pypleidings (monsternemingspoorte, temperatuursensors, vloeistofvlakmeting, ens.) moet soveel as moontlik elmboogpype of sanitêre-graad klampkoppelvlakke gebruik om reghoekige onreëlmatige dele wat nie skoongemaak kan word nie, te vermy. Die hanghakies of geleidingsklemme moet ontwerp wees om afneembaar te wees en soveel as moontlik op 'n afstand van 2 tot 3 mm van die tenkwand gehou word om die skoonmaak van dooie hoeke te verminder.

Iv. Materiaal en Oppervlakbehandeling

1. Materiaalkeuse

• Algemene vlekvrye staal grade
• S304: Geskik vir konvensionele werksomstandighede, met gemiddelde korrosiebestandheid. Dit word gebruik in werksomstandighede wat nie uiters hoë korrosiebestandheid vereis nie, soos voedselwatersuiweringsprosesse.
• S316L: Bevat 'n Mo-element en bied sterker weerstand teen chloriedputte en korrosie. Dit is geskik vir biologiese fermentasie, medisyne, seewater of omgewings met hoë soutgehalte. Dit word aanbeveel om sleutelkomponente soos fermentasietenks en vloeibare medisynetenks.
• Seëls en pakkings
• Silikoon: Dit is hittebestand, het goeie elastisiteit en is matig geprys. Dit word meestal as 'n pakking vir blikdeksels gebruik. Dit het geen noemenswaardige erosie op alkohole en swak sure nie.
• Fluoorrubber (FKM/Viton): Dit het uitstekende hittebestandheid, korrosiebestandheid en oliebestandheid, maar die elastisiteit daarvan is effens minderwaardig as dié van silikoonrubber. Dit word meestal gebruik in werksomstandighede wat hoë chemiese stabiliteit vereis.
• EPDM: Bestand teen hoëtemperatuurveroudering en lae koste, maar het swak oliebestandheid. Dit kan in nie-olietoestande gebruik word met 'n temperatuur binne +150 ℃.

2. Oppervlakbehandelingsproses

• Binne-oppervlak polering

Die poleerproses moet 'n spieëlagtige of subspieëlagtige effek bereik, en die konvensionele vereiste is Ra ≤ 0.8 μm. Indien die proses hoër higiënestandaarde vereis, kan fyn polering met Ra ≤ 0.4 μm uitgevoer word. Na polering moet beitsing en passivering uitgevoer word om die integriteit van die oppervlakoksiedfilm te verseker en korrosiebestandheid te verbeter.

• Lasnaad slyp

Die binneste lasnaad word verskeie kere geslyp. Die korrelgrootte word geleidelik verminder met skuurbande of skuurpapier, en uiteindelik gepoleer met poleerpasta of wolwiele om die oppervlakruheid van die lasnaad te verminder.

• Suurwas deur die hele liggaam

Nadat die strukturele montering voltooi is, word die hele struktuur gepekel om die ystervylsels en oksiede in die hitte-geaffekteerde sone van die sweiswerk te verwyder. Daarna word dit gepassiveer met 10% tot 20% salpetersuur en afgespoel tot neutraal om te verseker dat die oppervlak gekwalifiseerd is.

MIKEBIO 100T industriële skaal bioreaktor fermentasiestelsel

V. Strukturele Optimaliseringsontwerp

1. Onderste struktuur en hellingshoekontwerp

• Koniese bodem en sferiese bodem

Koniese bodem: Die gewone 45° tot 60° koniese bodem kan die oorblywende vloeistof vinnig na die riooluitlaat lei. Boonop, as daar 'n vakuumloging- of sedimentasieproses is, kan 'n ontwerp met 'n plat bodem of 'n plat bodem + binnekeël met 'n sentrale sedimentasiesone oorweeg word.

Sferiese bodem: Die sferiese bodem het sterker drukweerstand, maar dit is moeiliker en duurder om te verwerk. Dit is geskik vir hoëdruktoestande of situasies waar volledige verwydering van residue vereis word.

• Kantel die onderste hoek

Indien 'n kombinasie van 'n plat bodem en 'n wye randkeël gebruik word, word dit aanbeveel dat die invoeghelling nie minder as 135° is nie. 'n Helling groter as 135° kan dooie hoeke verder verminder. 'n Vinnige installasie-kogelklep met 'n deursnee van DN50 of groter moet in die middel van die bodem geïnstalleer word.

2. Tenkvorm en ondersteuning

• Silindriese tenkliggaam

Silindriese tenks kan druk eweredig versprei en het uitstekende drukdravermoë. Onder dieselfde volume verbruik silindriese blikmateriaal minder en is ligter in gewig.

Dit word aanbeveel dat die ondersteuningsontwerp 'n ringvormige ondersteuning gebruik, wat aan die onderstel vasgesweis kan word of as 'n geheel gevorm kan word om 'n matige hoogte en voldoende spasie vir wasgoed te verseker.

• Versterkingsribbes en buitenste ringondersteuning

Vir medium- en groot tenks kan longitudinale of omtreksribbes aan die buitewand vasgesweis word om te verhoed dat die tenk uitbult of plaaslike onstabiliteit onder hoë druk ontwikkel.

Die versterkingsribbes moet soveel as moontlik aan die buitekant gerangskik wees. Na die sweiswerk kan die buitekant gepoleer word. Daar moet geen ribbes binne wees om die skoonmaak van dooie hoeke te vermy nie.

VI. Verseëling en Dreineringsontwerp

1. Mangat en inspeksiepoort

• Mangatgrootte en -posisie

Mangate word gebruik vir daaglikse onderhoud, skoonmaak en inspeksie. Algemene groottes wissel van DN400 tot DN500. Dit is raadsaam om dit in die boonste middelste gedeelte van die tenk te rangskik om konflik met die ingeboude spuitballe te vermy.

Die mangatdekselplaat moet vinnig-installeerbare wielboute of 'n driekaak-klampstruktuur gebruik, wat gerieflik is vir demontage en betroubare verseëling verseker.

• Visuele spieël en visuele spieëllamp

Indien dit gereeld nodig is om die prosesveranderinge binne die tenk waar te neem, kan vlekvrye staal geflensde sigglase (DN100 - DN150) op die sywande geïnstalleer word en toegerus word met anti-mislampe vir beligting. Maak 'n R-hoek-oorgang tussen die sigglas en die onderkant van die raam vir maklike skoonmaak.

2. Riooluitlaat en klep

• "Vorm van die afblaasklep."

Sanitêre vinnig-installasie kogelkleppe of vlinderkleppe word oor die algemeen gebruik, met klampverbindings. Die kogeloppervlak van die klep word gepoleer tot Ra ≤ 0.8 μm, en die kogelkern van die klep word ook gepoleer.

Die riooluitlaat moet op die laagste punt aan die onderkant geleë wees. As die bodem van die tenk 'n plat bodem met 'n binneste keël is, moet 'n rioolklep in die middel van die keëlbodem gekonfigureer word. As die bodem konies of sferies is, kan die klep direk aan die bodem vasgesweis word.

• Drukverligting- en ventilasiepoorte

Die drukontlastingpoort is toegerus met 'n veiligheidsklep of 'n differensiële druk-asemhalingsklep om te verhoed dat die interne druk die limiet oorskry. Die asemhalingsklep moet bo-op of op die hoogste punt aan die kant van die tenk geïnstalleer word, met 'n hoogteverskil van 50 tot 90 cm vanaf die tenk se romp, om te verhoed dat die uitgeworpe materiaal die omliggende omgewing binnedring. 'n Sanitêre filter (0.2 μm) kan by die uitlaat van die asemhalingsklep geïnstalleer word om steriele asemhaling te verseker.

3. Reiniging van refluks en sirkulasie

• CIP-reflukspyplyn

By die ontwerp kan 'n CIP-terugvloeipoort onderaan die tenk gereserveer word om die skoonmaakmiddel saam met die roer- of spuitstelsel te sirkuleer. Die CIP-terugvloeipoort moet toegerus wees met 'n klemverbinding, dieselfde poleergraad hê, en die koppelvlak moet in lyn wees met die klep om die risiko van blokkasie te verminder.

• Pyplynhelling en leegmaak

Alle gesweisde pypleidings (invoerpoorte, uitvoerpoorte, monsternemingpoorte, sensorkoppelvlakke, ens.) moet 'n helling van 2 tot 3 grade handhaaf om te verseker dat geen vloeistof tydens skoonmaak of leegmaak plaasvind nie. Die pypsteun is verkieslik verstelbaar om te verseker dat die helling aan die vereistes tydens installasie voldoen.

MIKEBIO bioreaktor fermentasiestelsel vir probiotika

VII. Gerief van installasie en onderhoud

1. Ontwerp van afneembare komponente

• Die spuitballe en spuitpype is afneembaar

Die spuitbal word met behulp van vinnige klampe aan die pyplyn gekoppel, wat te eniger tyd vir onderhoud of vervanging uitmekaar gehaal kan word. Die spuitpyp kan met 'n hakie bo die sywand van die tenk toegerus word, wat gerieflik is om uit te trek vir skoonmaak wanneer dit uitmekaar gehaal word.

• Die steunvoete en die basis is verstelbaar

As horisontale verstelbare voete gebruik word, is dit gerieflik om die vlak van die tenk op ongelyke grond aan te pas, wat bevorderlik is vir rioolvuilafvoer en -installasie. Die basisplate van die steunvoete moet toegerus wees met glyvaste kussings of verstelbare ankerboute om die stabiliteit van die toerusting te verseker.

2. Maklik om te inspekteer en te onderhou

• Algemene opsporingspoorte en vinnige installasie-koppelvlakke

Reserveer vinnige installasie-koppelvlakke op sleutelposisies van die tenk (soos die vloeistofvlakmeter, temperatuursensor en drukmeter) om te verseker dat die hele masjien nie tydens instrumentonderhoud afgeskakel hoef te word nie. 'n Sirkelvormige boogoorgang moet tussen die instrumentbasis en die tenkwand gemaak word om skerp hoeke tydens skoonmaak te vermy.

• Eksterne platforms en bedryfsruimtes

Indien die tenk relatief hoog is, moet 'n onderhoudsplatform of reling voorsien word. Terselfdertyd is dit nodig om te verseker dat daar 'n spasie van 100 tot 150 mm tussen die platform en die tenk is om die vloei van die skoonmaakmiddel van onder die platform na die buitewand van die tenk te vergemaklik.

VIII. Gevaldemonstrasie

Neem 'n sekere 200-L biologiese fermentasietenk Verduidelik as voorbeeld kortliks die ontwerp se sleutelpunte wat beide druk en skoonmaak in ag neem:

• Die ontwerpdruk van die tenkliggaam is 0.1 bar g, en die manteldruk is 1.0 bar g. Die wanddikte van die tenkliggaam is 3.0 mm, die wanddikte van die mantel is 2.0 mm, en dit is vervaardig met S316L. Die tenkliggaam is silindries, met 'n halfronde bokant en 'n 60° koniese bodemontwerp aan die onderkant.
• Oppervlakbehandeling: Die binneste oppervlak word gepoleer tot Ra ≤ 0.6 μm, en die buitenste oppervlak word gesandstraal en gepoleer om korrosie te voorkom. Alle binneste lasnate word verskeie kere geslyp en gepoleer.
• CIP-stelselDubbele spuitballetjies word bo-op geïnstalleer (360° dekking), en die hoogte van die sentrale spuitstuk is hoër as die binnewand van die tenkdop. Twee stelle spuitpype word op die sywande geïnstalleer, wat vir sy-aanvullende bespuiting gebruik kan word nadat die fermentasie voltooi is. Die materiaal van die spuitpyp is 316L, met 'n binnediameter van 25 mm, en dit is eweredig versprei.
• Afblaas en kleppe: 'n Koniese bodem met 'n DN50-klemkogelklep in die middel, en die binneste oppervlak van die klepliggaam is spieëlafgewerkt. Die bodemhelling is 55° om die vinnige versameling van die skoonmaakoplossing te verseker.
• Mangat en sigglas: 'n DN500-mangat is in die middel van die sywand toegerus, met snellosboute en silikoonwassers. Toegerus met DN150-sigglase, is die sigglasraam gepoleer, en die kontakoppervlak van die sigglase gaan oor in 'n R10-boog om dooie hoeke te vermy.
• Sensors en monsternemingspoorte: Alle sensorkoppelvlakke is klampgesweisde sitplekke, en die installasieposisies is teenoor die spuitstelsel. Die monsternemingsklep is met 'n klamp verbind en is afneembaar, wat gerieflik is vir skoonmaak.
• Ondersteuning en installasie: Die onderkant bestaan ​​uit twee halfsirkelvormige ondersteuningsringe, wat horisontaal geplaas is deur middel van verstelbare ankerboute. Daar is 'n gaping van 150 mm tussen die ondersteuningsring en die grond om die vloei van waterdamp en skoonmaakmiddels te vergemaklik, en terselfdertyd is dit gerieflik vir personeel om inspeksies uit te voer.

Deur die bogenoemde ontwerp, hierdie fermentasietenk kan normaalweg onder 121 ℃ stoomsterilisasietoestande werk, en terselfdertyd doeltreffende skoonmaak in die CIP-siklusmodus bereik, met inagneming van die dubbele vereistes van drukweerstand en maklike skoonmaak.

IX. Gevolgtrekking

Die ontwerp van die tenkstruktuur moet 'n balans vind tussen drukdravermoë en die gerief van skoonmaak. Dit vereis omvattende oorweging vanuit verskeie dimensies soos ontwerpdruk, materiale en oppervlakbehandeling, strukturele vorm, CIP-uitleg en rioolvuilafvoermetodes. Spesifiek:

• Kies die tenkkoptipe (halfsferiese kop, elliptiese kop) redelik, optimaliseer die wanddikte en ondersteuning om aan die druktoleransie te voldoen.
• Binne-oppervlakpolering en boogoorgang verminder dooie hoeke, verbeter oppervlakafwerking en vergemaklik skoonmaak.
• Die uitleg van die spuitstelsel en die rioolkleppe moet volledig wees om die skoonmaakdekkingstempo en die vinnige afvoer van oorblywende vloeistof te verseker.
• Afneembare komponente en maklik-onderhoudbare ontwerpe, soos mangate by klemkoppelvlakke, spuitballe, sensorsitplekke, ens., verbeter die doeltreffendheid van daaglikse onderhoud.
• Die materiaal- en sweisbehandeling is streng. S316L vlekvrye staal en voedselgraadseëls word gebruik, en die sweislasse word verskeie kere geslyp om die risiko van bakteriële adhesie te verminder. Slegs op grond van 'n deeglike begrip van die prosesvereistes, gekombineer met strukturele meganika-analise en higiëniese ontwerpbeginsels, kan 'n hoogs doeltreffende tenk wat beide veilig en betroubaar is, sowel as maklik om skoon te maak en te ontsmet, werklik ontwerp word. Vir daaropvolgende produksie, instandhouding en opgradering, sal hierdie ontwerp wat beide drukweerstand en maklike skoonmaak in ag neem, die beskikbaarheid en lewensikluswaarde van die toerusting aansienlik verbeter.

Aan die ander kant, wanneer jy 'n bioreaktor fermenteerder, is dit nodig om 'n gereelde vervaardiger met 'n goeie reputasie en sterkte te vind, om die kwaliteit van die produk te verseker. Jiangsu Mike Biotechnology Co., Ltd. is in 2008 gestig, en fokus op navorsing en ontwikkeling, produksie en verkope van biologiese fermentasietoerusting vir hoëtegnologie-ondernemings. Ons maatskappy het 'n loodsfermentasieplatform, wat geïntegreer is met intelligensie en outomatisering, en het 'n volwasse fermentasiestelsel gebou wat die optimalisering van die loodsfermentasieproses kan realiseer, die ontwikkeling van alle prosesprosesse van loodsfermentasieproduksie tot fermentasieprodukskeiding en -suiwering kan inbedryfstel, en 'n dokterwerkstasie en 'n moderne laboratorium kan opstel.

Ons maatskappy het 'n gestandaardiseerde produksieaanleg, met volledige stelle toerusting en gereedskap wat benodig word vir installasie, hoofsaaklik insluitend 'n verskeidenheid masjiengereedskap, outomatiese argonboogsweismasjien, outomatiese poleermasjien, outomatiese snymasjien en foutopsporingsmasjien en ander meer as 60 stelle produksie- en toetsapparatuur. Die produksieproses realiseer almal moderne standaardwerking om kliënte van meer professionele gehalte en tegniese ondersteuning te voorsien.