Bobler ga bråstopp

Tjeldbergodden: Norferms bioproteinfabrikk mater metanspisende bakterier med en næringsrik blanding for at de skal vokse seg tallrike. Bakteriene sirkulerer i en 100 meter lang tanksløyfe – en fermentor – med en blanding av naturgass, oksygen, ammoniakk, mineraler og vann. Selv om menyen frister bakterien Methylococcus Capsulatus, gikk det likevel tregt da verdens første fôrfabrikk basert på naturgass satte i gang. En rørformet separator viste seg å være flaskehals.– Problemene begynte ganske tidlig etter produksjonsstarten i januar 1999; sirkuleringen i fermentoren stoppet opp, forteller fabrikksjef Kurt Strand.

Flere eksterne firma ble konsultert for å finne årsaken. Problemet viste seg å være sammensatt. Den vesentligste årsaken var opphopning av gass i fermentoren. I fermenteringsprosesser, for eksempel vinproduksjon, utvikles CO2 som fjernes fra væsken ved å tilsette nitrogen mot slutten av rørsløyfen. Toppen av fermentorsløyfen skal fungere som en separator for å fjerne denne nitrogen-CO2-blandinga.

– Overflaten i separatoren var imidlertid for liten, og innløpet var uheldig utformet, forklarer Strand. Det førte til for store mengder gass i fermentoren, hvilket igjen skapte problemer for propellpumpa som sørger for sirkulasjon av væsken. Pumpa tåler maksimalt seks-sju prosent luft eller gass, og CO2-utvikling forsterket problemet. Til slutt stoppet sirkulasjonen.

Dårlig utformet

Forsøk og beregninger bekreftet antakelsen om hva problemene skyldtes. Strømningsgruppa ved Sintef Materialteknologi har modellert væskestrømmen i fermentoren.

– Vi har brukt modeller utviklet for metallurgiske prosesser for å beregne boblestrømmen i separatoren. Spørsmålet er hvor bobler kan slippe unna væsken, forklarer forsker Knut Bech ved Sintef Materialteknologi. Teknologien for bioproteinproduksjonen er utviklet i Danmark. Separatoren på Tjeldbergodden var annerledes utformet enn i pilotanlegget i Odense, noe som blant annet ga en mer urolig overflate med mindre areal.

En rektangulær separator gir større overflate enn rørformet separator. Sintef beregnet væskestrømmen i en kanalformet separator for å finne ut hvor store bobler som kan fjernes, og for å dimensjonere kanalen. De modellerte også væskeoverflaten ei tid etter oppstart av pumpa. Beregningene ble brukt for å finne kraftig skvulping og brytende bølger. Begge deler er svært uheldig for separasjonseffektiviteten. – En kanalformet separator ga en mye roligere overflate enn den originale utformingen, opplyser Bech.

Effektivt

Etter fire måneder og 13 millioner kroner til ombygging var fabrikken utstyrt med en kanalformet separator. For å få plass, måtte en mikserenhet for massetransport fjernes. Samlet betyr det litt lavere produksjonsvolum.

– Det var nyttig å få verifisert teorier med beregninger. Den nye løsningen er godt dokumentert med beregninger, sier Strand. Fabrikken startet igjen i september i fjor, og holdt på i en måned uten problemer. Nå er den i kontinuerlig produksjon igjen.

– Vi har ikke nådd maksimal ytelse ennå, men er på vei opp, sier Strand fornøyd.