Материал: 69.24

Залежно від способу вивантаження осаду сепаратори ділять на машини без- перервно-циклічної дії з ручним або механізованим вивантаженням осаду і безперервної дії. У сепараторах безперервно-циклічної дії рідкі(точніше, текучі) фракції віддаляються з барабана безперервно, а твердий осад — періодично, у міру накопичення. При розділенні емульсій з мінімальним змістом твердих частинок (до 0,1%) використовують сепараторів з ручним вивантаженням осаду, при розділенні суспензій із змістом твердої фази до3— 5% —с механізованим вивантаженням осаду під дією відцентрової сили. Осад в такому сепараторові вивантажується періодично, після припинення подачі суспензії. За допомогою спеціального механізму відкривають отвори в зовнішній стінці барабана, через які осад віддаляється.

Сепаратори безперервно забезпечують розділення дії суспензій з безперервним відведенням всіх фракцій, що утворюються.

Для вивантаження осаду в таких машинах використовують сопла або клапани, встановлені в периферичній частині барабана.

Сепаратори безперервно-циклічної дії з механізованим вивантаженням осаду широко застосовують для відділення біомаси у виробництві антибіотиків, ферментів, бактерійних препаратів. Для розділення дріжджових суспензій використовують в основному сепаратори безперервної дії різної продуктивності.

121

Рис.5.26. Сепаратор фірми АльфаЛаваль

5.4.2.5. Випарювання

Випарювання – процес утворення парової фази, який відбувається в усій масі рідини і, головним чином, на межі між паровою бульбашкою і рідиною. Випарювання настає при температурі кипіння, при якій тиск насиченої пари рідини дорівнює зовнішньому тиску. Процес пароутворення до настання моменту кипіння називають випаровуванням.

Випарювання є тепловим процесом і використовують для зневоднення розчинів, суспензій з метою концентра-

ції твердої фази або розчиненої речовини. Процес випарювання проводять у випарних апаратах різної конструкції.

Випарні апарати класифікують за наступними ознаками:

·періодичної та безперервної дії;

·роду теплоносіїв;

·методу обігріву;

·розташування і виду поверхні теплообміну(компонування й конструкція поверхні нагрівання);

·розташування робочого середовища;

·режиму та кратності циркуляції розчину.

122

Цільові продукти мікробного синтезу в основному термолабільні та деякою мірою можуть інактивовуватись при температурах вище 50...80 °С протягом 5...15 хв. Тому процеси випарювання повинні протікати при режимах, що забезпечують мінімальні втрати цільових продуктів від термічної інактивації.

Для кожного продукту біосинтезу, що концентрується, час перебування у випарному апарату при відповідній температурі визначається дослідним шляхом. На підставі дослідних даних вибирається відповідна конструкція випарного апарата, що забезпечує оптимальний час перебування середовища в апарату при заданій продуктивності при мінімальних витратах енергії.

У таблиці 5.8. наведені порівняльні показники випарних апаратів, які застосовуються та рекомендуються до використання в мікробіологічній промисловості. за цим даними можна орієнтовно вибрати необхідний апарат для концентрування конкретного продукту.

Порівняльна характеристика вакуум-випарних апаратів для сгущення термолабільних біологічних суспензій

Таблиця 5.8.

123

Рис. 5.27. Схема тонкоплівкового вакуум-випарного апарату – використовується для сгущення термолабільних розчинів в біотехнологіях отримання кормових дріжджів, ферментів, антибіотиків, амінокислот, вітамінів

124

Температура нагрівання випарюваного середовища залежить як від термолабільности цільових продуктів, так і хімічного складу середовища, що концентрується. при випарюванні ряду конкретних середовищ приймаються приблизні максимальні температури їхнього нагрівання:

·для кормових дріжджів і біомас інших мікроорганізмів, розчинів амінокислот без вуглеводів — 70...80 °с ;

·для культуральних рідин, що містять вуглеводи й цільові амінокислоти,

—до 60°с;

·для культуральних рідин і екстрактів, що містять ферменти, — 30...40

°с ;

· для культуральних рідин, що містять вітаміни й антибіотики — 50...60

°с.

Температури кипіння нижче 100 °с досягаються шляхом створення відповідного вакууму у випарних апаратах.

5.4.3. Мембранні методи розділення

Звичайна фільтрація використовується для відділення від рідини достатньо крупних частинок твердої фази(50—100 мкм і більш). Для відділення дрібніших частинок (2—5 мкм), а також для розділення розчинів використовують мембранні способи. До них відносятьсямікрофільтрація, діаліз,

електродіаліз, зворотний осмос і ультрафільтрація. Особливістю всіх цих методів є застосування напівпроникних мембран.

Переваги мембранних методів розділення біологічних суспензій і розчинів наступні: відсутність температурних, механічних і хімічних дій на продукт, що переробляється; простота апаратурного оформлення, відсутність рухомих деталей; низька енергоємність процесу; можливість забезпечення герметичності і асептики процесу.

5.4.3.1. Мікрофільтрація

Це процес, близький до звичайної фільтрації. Мікрофільтрація через пористі мембрани з діаметром пір від0,1 до 10 мкм застосовується для відділення дрібних частинок твердої фази, зокрема мікроорганізмів (в цьому випадку її називають стерилізуючою фільтрацією). Завдяки великому числу пір на одиниці поверхні мембрани (кількість пір досягає 70—80% загального об’єму мембрани) процес мікрофільтрації протікає з достатньо високою швидкістю. Проте у міру накопичення затримуваних частинок у поверхні мембрани і закупорювання пір дрібними частинками швидкість фільтрації падає. Щоб запобігти цьому, використовують різні способи турбулизации середовища у поверхні мембрани, наприклад механічне перемішування або вібрацію. Процес мікрофільтрації зазвичай ведуть при різниці тиску 0,1—0,2 МП а.

Слід зазначити, що інтерес до мікрофільтрації як до способу стерилізації розчинів термолабільних компонентів засобів ферментацій останніми роками зріс.

125