5. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIÁ TRỊ KLA TRONG BỒN LÊN MEN
5.2.1MỐI QUAN HỆ GIỮA KLA VÀ ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ
khí bề mặt đã được nghiên cứu và phát triển, được thể hiện dưới công thức sau:
KLa =k ( Pg / V) x Vsy.
Trong đó Pg năng lượng tiêu thụ trong hệ thống thông khí. V: thể tích chất lỏng trong bình lên men.
Vs : vận tốc khí bề mặt
K,x,y : các nhân tố thực nghiệm đặc trưng đã được nghiên cứu. Cooper và những cộng sự (1994) đã đo giá trị KLa ở những bình có thông khí và khuấy trôn (thể tích lên đến 66 dm3) chứa 1 cánh quạt, sử dụng kỹ thuật oxi hóa sulfit và xuất phát từ biểu thức sau:
KLa =k ( Pg / V) 0.95Vs0.67 (9.15)
Do đó, nhìn vào phương trình 9.15 ta thấy rằng giá trị KLa tỉ lệ thuận với điện năng tiêu thụ khí trên đơn vị thể tích. Tuy nhiên, Bartholonew đã chứng minh rằng mối quan hệ này phụ thuộc vào kích thước bình lên men và cơ số mũ của Pg / V với quy mô khác nhau dưới đây:
Quy mô Cơ số mũ của Pg / V
Phòng TN 0.95
Nhà máy thí điểm 0.67
Nhà máy sản xuất 0.9
Bình lên men của Bartholonew chứa nhiều hơn 1 cánh khuấy, trong khi đó bình lên men của Cooper và các cộng sự chỉ có một. Rất có thể những cánh khuấy ở
phía trên sẽ tiêu thụ nhiều điện năng hơn những cánh khuấy nằm phía dưới trong quá trình vận chuyển oxygen, do đó nó có ảnh hưởng đến giá trị của cơ số mũ.Nhiều mối tương quan này thì phụ thuộc vào quy mô (scale-dependent), do đó cần phải xem xét kỹ khi sử dụng chúng để tính toán trong quy mô lớn.
Nhiều nhà nghiên cứu đã tìm ra những mối tương quan tương tự và chúng cũng đã được đề cập đến bởi Van’t Riet ( 1983 ) và Winkler ( 1990 ). Van’t Riet ( 1983 ) đã tóm tắt sự tương quan khác nhau giữa các hệ thống phân tán khí-nước giảm xuống 20-40%:
k =0.026 x= 0.4
y=0.5
Nét đặc trưng phổ biến trong các mối tương quan này là x và y không thống nhất với nhau. Winkler ( 1990 ) đã chỉ ra rằng điều này có nghĩa là việc tăng năng lượng đầu vào hoặc tốc độ dòng khí sẽ dần dần trở nên kém hiệu quả. Vì vậy để đạt được tốc độ vận chuyển oxygen cao sẽ phải tiêu tốn chi phí đáng kể.
Từ các cuộc thảo luận trên ta thấy rõ rằng KLa của bình thông khí hay bình khuấy trộn bị ảnh hưởng rất lớn bởi sự tiêu thụ năng lượng trong suốt quá trình khuấy và mức độ khuấy trộn. Mặc dù không thể áp dụng mối tương quan giữa KLa và năng lượng tiêu thụ trong mọi trường hợp, nhưng mối quan hệ này vẫn có thể hữu dụng trong 1giới hạn nhất định và những chỉ dẫn hữu ích trong nhiều vấn đề thiết kế thực tế. Nếu mốitương quan giữa tiêu thụ điện năng và KLa có thể có ý nghĩa trong thực tế, sự xem xét mối liên quan giữa tiêu thụ điện năng và các biến số vận hành thì rất quan trọng vì các biến số vận hành ảnh hưởng đến nó.Việc xác định mối quan hệ giữa năng lượng tiêu thụ và các biến số vận hành được ứng dụng trong:
i.Ước tính tổng năng lượng tiêu thụ của 1 hệ thống khuấy trộn dưới 1 trường hợp cụ thể, để hỗ trợ cho quá trình thiết kế bồn lên men.
ii.Cung cấp mức tiêu thụ năng lượng giống nhau trong những bình lên men có kích thước khác nhau.