ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрование из "Флокулянты в биотехнологии" Фильтрационные методы концентрирования, основанные на отделении твердых частиц от культуральной жидкости слоем фильтрующиего материала, издавна широко используются в микробиологической промышленности. Ряд положительных отличий фильтрационных процессов разделения от центрифужных обуславливают их широкое практическое использование в биотехнологии. Среди них возможность проведения процесса в мягких, щадящих , условиях, предотвращающих повреждение клеточного материала возможность промывки и дополнительного уплотнения осадка меньшая зависимость эффективности работы от концентрации биологической суспензии. [c.33] В настоящее время разработано и испытывается в производстве дрожжей фильтрационное оборудование производительностью 250-300 м /ч по исходной суспензии. [c.33] Следовательно, с одной стороны, определяющими эффективность процесса фильтрования являются структурно-механические показатели, такие как пористость осадка, характеризуемая соотношением объемов пор и осадка, удельная поверхность осадка, а с другой — конструкционные характеристики оборудования (А, АР) и тип применяемого фильтрующего материала. К примеру, уменьшение пористости осадка на 37 % (с 0,8 до 0,5) приводит к увеличению удельного сопротивления фильтрованию примерно в 30 раз. [c.33] Для клеточных осадков показатель сжимаемости находится в пределах 0,5-0,99. Так, для дрожжей в интервале давлений 100-250 мН/м сопротивление осадка удовлетворяет соотношению г =1,25° 10 ДРо,9 [29]. При организации процесса фильтрования обязательным является не только подбор оптимального значения ДР, но и анализ значения п и регулирующих его внешних факторов. [c.34] Фильтровальные перегородки изготовляют как из органических, так и неорганических материалов, обладающих высокой задерживающей способностью дисперсной фазы, низким гидравлическим сопротивлением, устойчивостью к повышенной температуре, изменению pH. Подробную информацию о применяющихся в биотехнологических процессах фильтрующих перегородках можно найти в [46]. [c.34] Образующиеся при фильтровании культуральных жидкостей осадки, как правило, имеют студневидное или хлопьевидное строение, поэтому непосредственное фильтрование через фильтрующую перегородку приводит к резкому снижению скорости фильтрования вследствие забивки пор фильтровальной перегородки. Для повьпиения скорости фильтрования используют тонкодисперсные вспомогательные фильтрующие вещества (ВФВ), намываемые в виде слоя на фильтрующую перегородку. В качестве ВФВ используют песок, диатомит, асбест, древесный уголь и другие, образующие на фильтрующей перегородке несжимаемые высокопористые (и = 0,8—0,9) осадки. [c.34] Применение ВФВ минерального происхождения вызывает ряд трудностей при получении кормовых дрожжей ввиду ограничений на содержание механических примесей в конечном продукте. В этом случае находят применение ВФВ природного происхождения, которые могут использоваться в качестве кормовых добавок. Добавки кукурузной кочерыжки, рисовой лузги, дробленой соломы с размером частиц 0,1 — 1,0 мм в количестве 2-5 % от объема дрожжевой барды позволяет заметно повысить скорость фильтрования (а. с. 574468 СССР). Иногда в качестве намывного слоя используют картофельный крахмал. [c.35] Повьппения фильтруемости культуральной жидкости удается достичь путем предварительного прогрева или изменением pH среды. Скорость фильтрования клеточной суспензии 81гер тусе griseus через хлопчатобумажную ткань и слои ВФВ из доломита при снижении pH до 4,4—3,8 повышается в 4—5 раз. Предварительный прогрев суспензии при 80— 90 ° С также снижает удельное сопротивление в 3-4 раза [29]. [c.35] Существенным фактором повышения эффективности фильтрационного процесса является увеличение размеров дисперсной фазы, достигаемое путем коагуляции или флокуляции частиц культуральной жидкости. Совместное использование электролитов и флокулянтов в концентрации 10—20 мг/л улучшает фильтрование биоколлоидов (а. с. 960248 СССР). Аналогичные данные были получены при флокуляции активного ила (пат. 142425 ГДР). [c.35] Основные преимущества фильтрационных методов концентрирования — возможность промывки осадков, а также регулирование их влажности. Снижения влажности можно добиться с помощью отжима, электроосмоса либо просушкой нагретым воздухом. [c.35] В 1972 г. Гвоздяк, Гребенюк, Чеховская и соавт. предложили принципиально новый метод концентрирования и отделения микроорганизмов от жидкостей, основанный на взаимодействии микробных клеток с поверхностью твердых материалов в неоднородном электрическом поле (а. с. 470503 СССР). Суть его заключается в следующем. Известно, что различные твердые материалы (ионообменные смолы, частицы почвы, стекло и др.) адсорбируют на поверхности различные микроорганизмы, однако адсорбционная емкость их невелика. Если через слой какого-то твердого материала, например песка, пропустить суспензию микроорганизмов, то только незначительная часть клеток задержится на нем. При наложении на систему электрического поля находящиеся в воде микробные клетки задерживаются на слое поляризованного песка, и при определенных условиях проведения опьпа можно добиться полного отделения микроорганизмов от воды. Отключение электрического тока приводит к освобождению микробных клеток, а после промывания коллектора небольшим количеством воды он вновь способен удерживать микроорганизмы. [c.35] Таким образом, твердые материалы при поляризации приобретают способность удерживать значительно ббльшие — в сотни и тысячи раз — количества клеток, чем в обычных условиях. Так ведут себя при помещении в электрическое поле гранулированные, волокнистые и пористые материалы - диэлектрики и проводники второго рода (но не проводники). Этот процесс может идти как угодно долго до тех пор, пока в камере не накопится такое количество клеток, что забьются все поры и жидкость вообще перестает протекать. После вьпслючения электрического тока адсорбированные микробы вытекают из камеры в виде густой суспензии. При повторном включении электрического тока сорбент снова удерживает клетки. [c.36] Вернуться к основной статье