吉瑞节能技术有限公司及其超高温超节能连续灭菌系统

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1、石家庄吉瑞节能技术有限公司及其变石家庄吉瑞节能技术有限公司及其变石家庄吉瑞节能技术有限公司及其变石家庄吉瑞节能技术有限公司及其变 频控制的超节能超高温连续灭菌系统频控制的超节能超高温连续灭菌系统频控制的超节能超高温连续灭菌系统频控制的超节能超高温连续灭菌系统1河北科技大学生物科学与工程学院徐亲民石 家 庄 吉 瑞 节 能 技 术 有 限 公 司联系电话: 0311-68006421,13513370405 E-mail:q_ 2017年11月创业团队介绍 公司创始人和控股人徐亲民,为原华北制药集 团高级工程师,原国家医药管理总局生物技术 专家委员会发酵工程专家组组长,河北省发酵 工程技术中心主

2、任,河北科技大学教授,现石 家庄吉瑞节能技术有限公司董事长。曾师从诺 贝尔奖得主大村智先生,先后获全国科学大会2贝尔奖得主大村智先生,先后获全国科学大会 奖、国家发明二等奖和国家科技进步三等奖, 拥有20多项专利,享受国务院特殊津贴。 公司总经理任金生正高级工程师为国家级自动 化专家,同样享受国务院特殊津贴。 公司研发团队另有高级职称2人,中级职称4人, 其余均为大专以上毕业生。创业目的和背景 传统的高压蒸汽灭菌技术,存在高温维持时间 长、蒸汽和冷却水消耗量大、灭菌效果差、物 料有效营养成分破坏多、易受杂菌污染、操作 条件恶劣、劳动强度大的缺点。 公司董事长徐亲民教授经过十多年理论联系实3 公

3、司董事长徐亲民教授经过十多年理论联系实 际的潜心研究,在高压蒸汽连续灭菌新技术方 面获得重大突破。 由徐亲民教授领衔的石家庄吉瑞节能技术有限 公司研究团队,在获得国家知识产权局授权的 一项发明专利和三项实用新型专利的基础上, 创制了新型超节能超高温连续灭菌系统。超节能超高温连续灭菌系统的设计原理 等效灭菌原理等效灭菌原理:采用超高温短时间灭菌方法, 在确保灭菌效果、节省蒸汽的同时,可大幅度 降低营养物质的损耗,提高灭菌质量。 潜热利用原理潜热利用原理:采用新型高压喷射压缩技术, 使蒸汽变成高温饱和水而释放其全部潜热,4使蒸汽变成高温饱和水而释放其全部潜热, 可节省大量蒸汽,并使料液温度瞬间上升

4、。 余热利用原理余热利用原理:用热料液预热冷料液,冷料液 冷却热料液,使余热得以完全回收利用,从而 节省大量蒸汽和冷却水。 生物过程无流动死角设备设计原则生物过程无流动死角设备设计原则。避免存料、 结垢,确保无杂菌污染。等效灭菌原理 依据热力学定律,可以推导出在达到与121、30min同样灭 菌效果的前提下,灭菌温度与所需灭菌时间及营养破坏率呈 以下曲线关系微生物以嗜热脂肪芽胞杆菌为代表(Z=10),营 养素以维生素B1为代表(E=92.11);公式中T的单位为K。222324252627282930708090394 30 10T 501234567891011121314151617181

5、9202122121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 灭菌温度T()灭菌时间t(min)0102030405060营养破坏率Y(%)100%2E RTAtYe 30 10Zt 关键设备 新型高压喷射泵新型高压喷射泵。能将蒸汽等温绝热压缩成为 高温饱和水,然后与经余热预热后的料液混合, 使其急剧升温至灭菌温度。 新型高效螺盘式保温维持器新型高效螺盘式保温维持器。流道匀称,结构 紧凑,占地面积小,易于

6、保温,散热损失少。6 新型高效螺盘式换热器新型高效螺盘式换热器。流道匀称,无流动死 角,换热效率高,冷料液与热料液在其中进行 完全的热交换,使余热得以充分利用。 智能变频控制系统智能变频控制系统。简化控制程序,减少控制 元器件的使用,提高控制的精度和可靠性。 以上关键设备均为本公司独创以上关键设备均为本公司独创。本设计与国内外同类产品设计的区别内容内容本设计本设计国内外同类产品国内外同类产品 换热器螺盘式板式或螺旋板式 保温维持器螺盘式罐式或盘管式 加热方式喷射泵压缩式蒸汽喷射式 控制系统智能变频控制(无 蒸汽和物料双调节7控制系统智能变频控制(无 调节阀)蒸汽和物料双调节 阀控制 使用蒸汽0

7、.35 MPa以下中 压蒸汽0.5 MPa以上高压 蒸汽 蒸汽利用方式 潜热为主显热为主 清洗方法在线清洗离线拆卸清洗连续灭菌系统流程图蒸汽喷射泵高效换热器保温维持器无菌葡萄 糖储罐140, 42s120130管道 增压泵无菌软 水储罐8软水葡萄糖培养基其他成分发酵罐高效换热器保温维持器35551525(自然温度)分配站物料泵2030安装示意图T2无菌 软水 储罐热水罐止逆阀120130管道增压 高温泵清洗/空消管喷射泵操作平台0.450.5MPa P2P39换热器物料泵篮式 过滤器至储罐L型三通 球阀0.320.35MPa维持器配料中转罐蒸汽稳压阀软水罐h*回流管蒸汽0.340.02MPa1

8、4010.36 0.02 MPaT型三 通球阀T型三通 球阀*喷射泵的安装高度h为喷射 泵出口内径的3040倍。P1P4P5T1T3实 物 照 片 控 制配料罐高温喷射泵10制 系 统 在 室 内换热器保温维 持器物料泵灭菌过程的温度变化曲线11实际应用效果举例时间 (min)流量 (m3/h)配料温度 ()预热温度 ()灭菌温度 ()灭菌后温度 ()101926.5128.4142.236.9201926.5130.8141.738.9301926.3130.8141.838.9401922.6130.9141.735.912501921.5130.6141.534.5601921.3130

9、.4141.934.2701821.1130.7142.134.2801820.9131.1142.434.1901821.1130.6141.934平均18.7 23.1 130.5 141.9 35.7 实际应用相对节能效果的计算 不考虑不同温度下饱和水比焓的差异,可近似计 算实际相对节能效果如下:130.523.1=100%90.4%141.923.1 节节能能率率13 换热器的换热效率为: 换热效率超过100%,是由于泵所做的功转化为 热能被料液吸收。141.923.1 130.523.1=100%101.13%141.935.7 换换热热效效率率与进口阿尔法-拉瓦尔连续灭菌 设备使用

10、效果的比较进料温度进料温度 预热后温度预热后温度 预热温差预热温差 灭菌温度灭菌温度加热温度加热温度进口灭菌系统进口灭菌系统35885313143本灭菌系统本灭菌系统201301101411114以上数据来源于浙江新和成生化公司的统计结果从对比结果可知:同样的灭菌体积,进口设备使用 蒸汽加热的温差为43+35-20=58,而本系统加热 温差只有141-130=11 。两者相比,本系统较之节 省蒸汽(58-11)/58100%=81%。对进口及国内仿制产品问题的剖析 加热方式不能充分利用蒸汽潜热,热效率不到本 公司加热单元的50%。 换热器换热效率不高,余热利用率只及本公司产 品的50%70%。

11、 维持单元散热面积大,热损耗相应较多。15 维持单元散热面积大,热损耗相应较多。 换热器内存在流动和存料死角,对于含固形物的 培养基容易造成灭菌不彻底。 综上所述,目前进口及国内仿制产品只能用于无 固形物料液的灭菌,或者用于短周期发酵培养基 的灭菌(不等于灭菌不染菌,只是由于发酵周期 短,发酵结束前杂菌尚未长出)。减排效应的分析 每吨蒸汽大约折合标准煤0.09吨,而每吨标准煤 燃烧所释放的二氧化碳量为2.6吨,即每消耗1吨 蒸汽释放的二氧化碳量为0.234吨。 按中等规模工厂每天灭菌150吨物料计,使用本16 按中等规模工厂每天灭菌150吨物料计,使用本 连续灭菌系统所能节约的蒸汽约为43.5

12、吨,则可 节约标准煤3.92吨,减排二氧化碳10.2吨。 按目前澳大利亚碳排放交易价23澳元/吨计,每天 可节约资金234澳元,折合人民币1240元。降成本效应分析 同样按每天灭菌物料150吨、节约蒸汽43.5吨、 每吨蒸汽160元计,每天节资达6960元。 另外,采用本连续灭菌系统还能节省将灭菌后 140的150吨物料冷却到35所需要的冷却水17140的150吨物料冷却到35所需要的冷却水 约1960吨(按平均冷却水温差8计),以目前 对二次水回收折算后平均水价0.75元/吨计算, 则每天节省的资金为1470元。 以上三项合计,日降低成本约9670元,全年按 工作日300天计,总共降低成本2

13、90万元。其他主要效果营养物质的损失可减少85%以上。 对蒸汽压力要求不高(0.320.35 Mpa,只 相当于同类设备的3/5)。 无突出用汽高峰,相应地可降低锅炉容量18和负荷。 结构紧凑,占地面积小(只相当于同类设 备的1/2),易于保温,减少散热损失。 噪音小,热辐射小,操作环境友好。 无废水、废渣和废气排放,避免环境污染。型号规格与设计参数序号系统型号处理能力(m3/h)换热/加热负荷(kW)耗汽或耗电*量 1UEHT-0.050.020.056.2/0.90.002t/h或1.3 kW 2UEHT-0.10.060.1012.3/1.80.004t/h或2.5 kW 3UEHT-0

14、.20.120.2024.6/3.60.008t/h或5.0 kW 4UEHT-0.50.300.5061.5/8.90.018t/h或12 kW 5UEHT-10.751.00144/17.80.036t/h或24 kW 6UEHT-32.23.0416/53.50.11t/h或70 kW 7UEHT-53.85.0678/89.20.18t/h或120 kW 8UEHT-107.5101325/1780.35t/h或230 kW19注:1、序号14用于生物实验室,47用于食品行业和发酵中试,714用 于发酵生产。 2、制作材质根据用户要求可使用304、321、316L或317L不锈钢。 3

15、、*使用本公司配套电热蒸汽发生器时的最大耗电量。8UEHT-107.5101325/1780.35t/h或230 kW 9UEHT-2015202598/3570.70t/h或460 kW 10UEHT-3023303859/5351.1t/h或680 kW 11UEHT-5038506368/8921.8t/h或1140 kW 12UEHT-80608010080/14272.8t/h或1820 kW 13UEHT-1209012014976/21414.2t/h或2730 kW 14UHET-20015020024704/35707.0t/h或4500 kW蒸汽消耗量与节能率计算方法 蒸汽消耗量蒸汽消耗量=加热负荷/21503600/1000 (t/h)。 其中2150 (kJ/kg) 为0.35 MPa饱和蒸汽所能释放 的显热与潜热总和,3600是热功当量(kJ/kW), 1000为单位转换系数(kg/t)。20 节能率节能率 (%)=换热负荷/(换热负荷+加热负 荷)100%。 蒸汽的电热当量蒸汽的电热当量 (使用电热蒸汽时) =2150(MJ/t) 0.2778(kWh/MJ) 600 kWh/t。我们的创新点 全世界首创低压蒸汽超高温灭菌技术。 全世界首创利用流体力学原理将蒸汽压 缩凝结释放潜热的方法。 全世界首创无流动和存料死角的高效多21 全世界首创无流

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