Способ сгущения биосуспензий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсккхСоцкалнсткческкхРеспублмк ц 889634(51)М. Кл. с прнсоелиненнем заявки РЙ -С 02 Р 11/12 ГооудврствснкыЯ комитет(23) Приоритет ао девам взебретенкЯ н открыткЯ(72) Авторы изобретения Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) СПОСОБ СГУШЕНИЯ БИОСУСПЕНЗИЙ 3Изобретение относится к технологическим процессам химической, микробиологической, пищевой и другим отраслямпромышленности, более конкретно к процессам сгущения биосуспенэии и очисткисточных жидкостей, содержащих тонкодисперсные примеси,Известен способ сгущения биосуспенэий, включающий фпотвцию с предварительной подачей в биосуспензию реагентов Г 11,Наибопее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ флотационногосгущения биосуспензий с применением поверхностно-активных веществ. Выделение15и сгущение микроорганизмов с пеной проводят при малом расходе барботируемогогаза. В купьтуральную жидкость вводятпенообразователь и поверхностный соби 20рвтейь, адсорбируемый поверхностьюмикроорганизмов. Скорость и величинавыноса клеток в пенную фазу зависитот их размеров, скорости барботажа, соотношения концентрации микроорганизмов,вида и концентрации добавляемых реагентов, При оптимальных величинах всехэтих факторов степень сгущения выделенных клеток недостаточна дпя разныхвиаов микроорганизмов 1 21,Нецостстком данного способа является также цлитепьность в стапии фпотации,а слецовательно, невысокая произвоцитедь-"ность на стааии сгущения и обезвоживания биосуспензии,Бель изобретения - повышение степени сгущения и уменьшения времени фпотации, что приводит в конечном счете к интенсификации процесса сгущения биосуспензии.Поставпенная цель достигается тем, что биосуспензию пропускают сверху вниз через зону флотации в псевдоожнженном слое дисперсного инертного материала и зону аэрации, создаваемую вибрацией решетки, причем поверхностно-активное вещество вводят в сочетании с неоргани88963 Зо ческими кислотами в нагретую до 7095 С биосуспенэию в зоне аэрации дорН изоэпектрической точки биосуспензии.Предпочтительно, в качестве поверхностно-активных веществ использовать5продукты микробиологического синтеэа,вчастности, внутриклеточные вещества, авибрацию осуществлять с частотой 501000 Гц и амплитудой колебания решетки 0,1-1,5 мм,10Способ осуществляют следующим образом,Биосуспензию направляют последовательно в зону флотации в псевдоожиженном слое инертного материала сверху 15вниз, а затем в зону аэрации, создаваемой путем вибрации решетки с частотой50-1000 Гц и амплитудой 0,1-1,5 мм,Для этого во флотационном аппарате, например, цилиндрической формы, в верхней части устанавливают перфорированнуюрешетку, на которую насыпают инертныйдисперсный материап, например, пластмассовые шарики диаметром 3-6 мм, ав нижней. части аппарата устанавливаютметаллическую решетку, Введение ловерхностно-активных веществ в сочетании снеорганическими кислотами, например, серной кислотой, в биосуспензию осуществляют в зоне аэрации, причем биосуспензиюопредварительно нагревают до 70-95 С,,Позировку киспоты осуществляют попоказателю рН биосуспензии, значения ко торого держат вблизи изоэпектрическойточки бносуспензии в предепах 3,0-4,0единиц, В качестве поверхностно-активных веществ используют продукты микробиологического синтеза, в частности, внутрикпеточные вещества микроорганизмов.В практике фпотации биосуспензий известно, что извлечение микроорганизмов40иэ культурапьной жидкости спабо зависитот степени аэрации при расходах воздухаболее 0,5 м на 1 м жидкости, Степеньзизвлечения микроорганизмов иэ культуральной жидкости в основном зависит от 4размера пузырьков, вероятности припипания клеток микроорганизмов к пузырькамгаза, рН среды, природы и физико-химических свойств добавляемых реагентови т,д. 50Как показывают экспериментальные итеоретические исследования при фпотациис дополнительной аэрацией вибрациейуменьшается размер пузырьков диспергируемой газовой фазы (в 2,5-4,0 раза), ь 5а также увеличивается вероятность придипания клеток микроорганизмов к пузырькам воздуха за счет повышения числа 44поперечных смешений клеток, перпендикулярных скорости движения жидкой фазы. В результате дополнительной аэрации вибрацией извлечение кпеток микроорганизмов происходит гораздо эффективнее, чем по известному способу.Интервалы изменения частоты и амплитуды вибрации решетки, а также температуры и рН биосуспензии основаны на экспериментальных исследованиях: при температурах биосуспензии 70-95 ио значении рН, равном изоэлектрической точке, набпюдается максимальное сгущение суспензии. При значении рН, близком к изоэпектрической точке, заряд клеток микроорганизмов уменьшается, что способствует процессу коагупяции и припипанию клеток микроорганизмов к пузырькам диспергированного воздуха, При 70- 95 С. происходит интенсивная коагуляцияоклеток микроорганизмов, при температурах ниже 70 С коагуляция не наступает,о а при температурах выше 95 С происходит интенсивное испарение жидкости с компонентами суспензии. При частоте вибрации решетки больше 1000 Гц и амплитудой больше 1,5 мм процесс флотации существенно не меняется и, кроме того, техническое осуществпение способа затруднительно, что приводит к нецелесообразности дальнейшего повышения этих параметров, При частотах менее 50 Гц и амплитуде колебания менее 0,1 мм эффективность флотационного процесса падает.П р и м е р 1. Биосуспензию дрожжей рода Сбпбда (у 1 Ийгвопа 11 с концентрацией 16 г/л сгущают флотацией по известному способу путем продувания воздуха через слой суспензии. Расход воздуха 0,8 м на 1 мз биосуспенэии, После фпотации в течении 3 мин в пенную фазу из суспенэии переходит 89,57 о клеток микрооф аниэмов.П р и м е р 2. Биосуспензию дрожжей рода Сапйаа (РИЕтобй сгущают флотацией в псевдоожиженном слоепластмассовых шариков диаметром 3 мм и плотностью 1160 кг/м с пороэностью 0,8 причем биосуспензию пропускают сверху вниз навстречу потоку воздуха через эоны флотации и аэрации, Аэрацию создают эа счет вибрации металлической решетки с частотой 250 Гц и амплитудой 0,9 мм, Расход воздуха 0,8 м З на 1 мф суспензии. Используют серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассы которую вводят в подогретую до 80 С5 88биосуспенэию. В качестве поверхностно активных веществ используют белковыйизолят в количестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспенэии, После флотации в течении 3 мин в пеннуюфазу иэ суспензии переходит 99,8% клеток дрожжей,П р и м е р 3. Биосуспенэию последовательно пропускают через зоны флотаъции и аэрации навстречу потоку воздуха.Аэрацию создают за счет вибрации металлической решетки с частотой 50 Гц иамплитудой 0,1 мм, Расход воздуха 0,8 мна 1 мбиосуспензии. Серную кислоту срасходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассывводят в подогретую до 70 С биосуспенэию. В качестве поверхностно-активныхвеществ используют белковый изолят вколичестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспензии, После флотации в течение 3 мин в пенную фазу изсуспенэии переходит 91,3% клеток дрожжей,П р и м е р 4. Биосуспензию дрожжей рода Сапйда со 18 йепщопдМ сгущают флотацией в псевдоожиженном слоепластмассовых шариков диаметром 3 мми плотностью 1160 кг/м, причем биосуспензию последовательно пропускаютчерез зоны флотации и аэрации навстречупотоку воздуха. Аэрацию создают за счетвибрации металлической решетки с частотой 1000 Гц и амплитудой 1,5 мм. Расходвоздуха 0,8 м на 1 м биосуспензии.Серную кислоту с расходом 0,8 кг на1 т сухой биомассы вводят в подогретую до 95 С биосуспензию. В качествеаповерхностно-активных веществ используют белковый изолят в количестве 0,1%от концентрации микроорганизмов в биосуспензии, После флотации в течение3 мин в пенную фазу из суспензии переходит 93,4% клеток дрожжей,Прйведенные примеры показывают, чтопри одном и том же времени флотации,степень извлечения микроорганизмов из 963 4 4суспенэии выше по предлагаемому способу, чем по известному. Степень извлечения становится практически одинаковойпри увеличении времени флотации по иэвестному способу в 2 3 раза.Технико-экономическое преимушествопредлагаемого способа заключается вуменьшении времени флотации в 2 З раза по сравнению с известным, что прибольших потоках дает значительный экономический эффект и в более глубокомразделении неоднородной системы натвердую и жидкую фазы,ф ормупа изобретения 1, Способ сгущения биосуспензий,включающий реагентную флотацию с использованием поверхностно-активных веществ,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения степени сгущения и уменьшения времени флотации, биосуспензиюпропускают сверху вниз через зону флотации в псевдоожиженном слое инертного материала и .зону аэрации, создаваемую вибрацией решетки, причем поверхностно-активное вещество вводятсовместно с неорганическими кислотамив нагретую до 70-95 С биосуспенэиюв зоне аэрации,до рН изоэлектрическойточки суспензии.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что вибрацию осуществляют с частотой 50-1000 Гц и ампли 35тудой колебания решетки 0,1-1,5 мм, ав качестве поверхностно-активного вещества используют продукты микробиологического синтеза. 4 Ф Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССРСоставитель Л, Ананьева Редактор Л. Повхан Техред М, Надь Корректор М, Коста Заказ 10885/41 Тираж 1010 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4