y"> Флотація - це виділення клітин мікроорганізмів з культуральної рідини за рахунок адгезії (прилипання) мікроорганізмів до поднимающимся в рідині бульбашок повітря і потім збору піни та її конденсації (коалесценції). Зазвичай чим менше бульбашки, тим повільніше вони піднімаються і тим більше час перебування їх в рідині і ймовірність захоплення клітин мікроорганізмів.
На малюнку 3.1.1 представлений один з варіантів конструкції флотатора.
Флотатор являє собою дві коаксіально розташовані циліндричні обичайки, кільцевий канал між якими заповнюється флотируемого суспензією.
Малюнок 3.1.1 - Схема флотації культуральної рідини: зовнішня обичайка флотатора; піна; 3 - флотируемого рідина; 4 - внутрішня обичайка флотатора; 5 - скоалесцірованная піна; I - повітря; II - флотат;
III - збіднений розчин
У цей канал знизу подається через спеціальний диспергатор стиснене повітря, при цьому утворюється велика кількість дрібних бульбашок. Бульбашки спливають, захоплюючи по шляху клітини мікроорганізмів. Далі піна перевалюється через край внутрішнього циліндра і відстоюється в кільцевому зазорі зовнішнього. При цьому бульбашки руйнуються. Флотат - збагачена по біомасі рідину.
Вимірювання показали, що для добре Флотірующій клітин концентрація клітин в піні в 5-7 разів перевищує їх концентрацію у вихідній суспензії.
Для оцінки продуктивності флотатора важливо знати час відстою піни, а воно залежить від безлічі фізико-хімічних факторів. При цьому в збідненої рідини після її відведення з апарату залишається 5-8% загальної кількості біомаси мікроорганізмів, що є втратами.
Під час відстою піни відбувається її осушення: рідина по стінках бульбашок стікає вниз, а біомаса залишається в осушеної піні.
Розміри клітин флотируемого рідини - до 10 мкм.
Для полегшення флотації в суспензію додають флотореагенти - довголанцюгові жирні кислоти і аміни.
Для звичайної флотації розміри бульбашок складають 100 мкм і вище.
Така флотація називається пневматичної, або барботажной.
Важливою модифікацією процесу флотації є напірна флотація. Суть її полягає в тому, що рідина спочатку насичується газом (зазвичай повітрям) під тиском (до 5 атм), після чого відбувається різке скидання тиску. У результаті з'являються дрібні бульбашки повітря, які і надають флотационное дію. При цьому розміри бульбашок менше - близько 40 мкм, що полегшує флотацію.
3.2 Характеристика методів центрифугування і сепарації
Для подолання зазначених раніше труднощів осадження швидкість осадження клітин підсилюють, поміщаючи суспензію в полі відцентрових сил. Центрифуги й сепаратори, які це поле створюють, часто називають осадительному.
На частку у відцентровому полі діє відцентрова сила:
, (3.2.1)
де r - радіус частинок; и- щільність частинки і рідини відповідно;- кутова швидкість; R - радіус обертання частинки навколо осі центрифуги.
Сила опору середовища визначається відповідно до закону Стокса:
, (3.2.2)
де- динамічна в'язкість рідини;- Швидкість руху частинки відносно рідини.
Прирівнюючи ці сили, отримуємо:
. (3.2.3)
Отже, чим більше швидкість обертання центрифуги і її радіус і чим більше різниця густин рідини і частинки, тим швидше відбувається осадження. В'язкість рідини знижує швидкість осадження.
Різні типи центрифуг оцінюють по так званому фактору поділу, що показує, у скільки разів прискорення відцентрового поля більше прискорення вільного падіння g :
. (3.2.4)
У звичайних центрифуг цей фактор становить до 3500, а у суперцентріфуг вище - 5000-7000. Ультрацентрифуги можуть мати до 20 000.
Швидкість обертання барабана варіюється від 3000 до 30000 об/хв. Істотним показником роботи центрифуги є індекс продуктивності:
, (3.2.5)
де - площа циліндричної поверхні осадження.
Швидкість вільного осадження пов'язана зі швидкістю осадження у відцентровому полі співвідношенням
, (3.2.6) або
. (3.2.7)
Загальна продуктивність центрифуги визначається співвідношенням
. (3.2.8)
У цьому рівнянні член характеризує властивості центрифуги (сумарну поверхню осадження, помножену на сумарний фактор поділу). Його слід визначати експериментально для заданої швидкості обертання центрифуги.
Величина характеризує наведену швидкість вільного осадження і залежить тільки від властивостей рідини. Її краще визначати експериментально на центрифузі з відомою величиною (наприклад, на лабораторної с...
