Способ сгущения биосуспензий
Патент 889634
Авторы
Способ сгущения биосуспензий
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцкалнстических
Республик! >889634 (6 I ) Допол н и тел ьное к а вт. с вил- ву— (22)Заявлено 12.09.79 (2I )285QQ86 23 26 (53)M. Кл. с присоелинением заявки РЙ—
С 02 F 11/12
Гооудврствснкьй комитет (23) Приоритет ао девам взебретенкв н открытки
Опубликовано 15. 12.81. Б1оллетень М 46
Дата опубликования описания 15.12.81 (53) УДК66.065..8 (088.8 ) 1
В. Д. Гвоздев, Б. С. Ксенофонтов, П. А. Смысцов, Л. Г. Сапогин и А. Г. Фомичев (72) Авторы изобретения
Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СГУШЕНИЯ БИОСУСПЕНЗИЙ
Изобретение относится к технологическим процессам химической, микробиологической, пищевой и другим отраслям промышленности, более конкретно к процессам сгущения биосуспенэии и очистки сточных жидкостей, содержащих тонкодисперсные примеси.
Известен способ сгущения биосуспенэий, включающий фпотацию с предварительной подачей в биосуспензию реагентов (1j.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ флотационного сгущения биосуспензий с применением поверхностно-активных веществ. Выделение
15 и сгущение микроорганизмов с пеной проводят при малом расходе барботируемого газа. В купьтуральную жидкость вводят пенообразователь и поверхностный соби20 ратепь, адсорбируемый поверхностью микроорганизмов. Скорость и величина выноса клеток в пенную фазу зависит от их размеров, скорости барботажа, соотношения концентрации микроорганизмов, вида и концентрации добавляемых реагентов. При оптимальных величинах всех этих факторов степень сгущения выделенных клеток недостаточна дпя разных вицов микроорганизмов (21.
Нецостстком данного способа является также цлительность в стапии фпотации, а слецовательно, невысокая производитель- ность на стадии сгущения и обезвоживания биосуспензии.
Ilesü 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 то ческими кислотами в нагретую до 7095 С биосуспенэию в зоне аэрации до рН изоэпектрической точки биосуспензии.
Предпочтительно, в качестве поверхностно-активных веществ использовать
5 продукты микробиологического синтеэа,в частности, внутриклеточные вещества, а вибрацию осуществлять с частотой 501000 Гц и амплитудой колебания решетки 0,1-1,5 мм, 10
Способ осуществляют следующим образом, Биосуспензию направляют последовательно в зону флотации в псевдоожиженном слое инертного материала сверху 15 вниз, а затем в зону аэрации, создаваемой путем вибрации решетки с частотой
50-1000 Гц и амплитудой 0,1-1,5 мм.
Для этого во флотационном аппарате, например, цилиндрической формы, в верхней части устанавливают перфорированную решетку, на которую насыпают инертный дисперсный материап, например, пластмассовые шарики диаметром 3-6 мм, а в нижней. части аппарата устанавливают металлическую решетку. Введение ловерх« ностно-активных веществ в сочетании с неорганическими кислотами, например, серной кислотой, в биосуспензию осуществляют в зоне аэрации, причем биосуспензию о З0 предварительно нагревают до 70-95 С,,Позировку киспоты осуществляют по показателю рН биосуспензии, значения ко торого держат вблизи изоэлектрической точки бносуспензии в пределах 3,0-4,0 единиц, В качестве поверхностно-активных веществ используют продукты микробиологического синтеза, в частности, внутриклеточные вещества микроорганизмов.
В практике фпотации биосуспензий известно, что извлечение микроорганизмов
40 иэ культуральной жидкости спабо зависит от степени аэрации при расходах воздуха более 0,5 м на 1 м жидкости. Степень з извлечения микроорганизмов иэ культу« рааьной жидкости в основном зависит от 4 размера пузырьков, вероятности прилипания клеток микроорганизмов к пузырькам газа, рН среды, природы и физико-химических свойств добавляемых реагентов и т,д. 50
Как показывают экспериментальные и теоретические исследования при фпотации с дополнительной аэрацией вибрацией уменьшается размер пузырьков диспергируемой газовой фазы (в 2,5-4,0 раза), и а также увеличивается вероятность придипания клеток микроорганизмов к пузырькам воздуха за счет повышения числа
4 поперечных смешений клеток, перпендикулярных скорости движения жидкой фазы.
В результате дополнительной аэрации вибрацией извлечение клеток 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 и о значении рН, равном изоэлектрической точке, набпюдается максимальное сгущение суспензии. При значении рН, близком к изоэлектрической точке, заряд клеток микроорганизмов уменьшается, что способствует процессу коагуляции и прилипанию клеток микроорганизмов к пузырькам диспергированного воздуха. При 7095 С. происходит интенсивная коагуляция о клеток 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 осушествпение 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.
Пример 1. Биосуспензию дрожжей рода Can4jga с у1И16гаопо11 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 клеток микрооф аниэмов.
Пример 2. Биосуспензию дрожжей рода Candid (О И16 топЭ сгущают флотацией в псевдоожиженном слое пластмассовых 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 мо суспензии. Используют серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассы которую вводят в подогретую до 80 С
5 88 биосуспенэию. B качестве поверхностноактивных веществ используют белковый изолят в количестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспенэии. После флотации в течении 3 мин в пенную фазу иэ суспензии переходит 99,8% клеток дрожжей, Пример 3. Биосуспензию последовательно пропускают через зоны флота ъции и аэрации навстречу потоку воздуха.
Аэрацию создают за счет вибрации метал лической решетки с частотой 50 Гц и амплитудой 0,1 мм. Расход воздуха 0,8м на 1 м биосуспензии. Серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассы вводят в подогретую до 70 С биосуспенэию. В качестве поверхностно-активных веществ используют белковый изолят в количестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспензии. После флотации в течение 3 мин в пенную фазу из суспенэии переходит 91,3% клеток дрожжей.
Пример 4. Биосуспензию дрожжей рода Сап4Ма qu<88te mon8(< сгущают флотацией в псевдоожиженном слое пластмассовых шариков диаметром 3 мм и плотностью 1160 кг/м, причем биосуспензию последовательно пропускают через зоны флотации и аэрации навстречу потоку воздуха. Аэрацию создают за счет вибрации металлической решетки с частотой 1000 Гц и амплитудой 1,5 мм. Расход воздуха 0,8 м на 1 м биосуспензии.
Серную кислоту с расходом 0,8 кг на .1 т сухой биомассы вводят в подогретую до 95 С биосуспензию. В качестве о поверхностно-активных веществ используют белковый изолят в количестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспензии, После флотации в течение
3 мин в пенную фазу из суспензии переходит 93,4% клеток дрожжей, Прйведенные примеры показывают, что при одном и том же времени флотации, степень извлечения микроорганизмов из
963 4 4 суспенэии выше по предлагаемому спосо бу, чем по известному. Степень извлечения становится практически одинаковой при увеличении времени флотации по иэ вестному способу в 23 раза.
Технико-экономическое преимушество предлагаемого способа заключается в уменьшении времени флотации в 2-З раза по сравнению с известным, что при
1Е больших потоках дает значительный экономический эффект и в более глубоком разделении неоднородной системы на твердую и жидкую фазы.
Ф ормупа изобретения
1. Способ сгущения биосуспензий,включающий реагентную флотацию с использоЕ ванием поверхностно-активных веществ, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения степени сгущения и уменьшения времени флотации, биосуспензию пропускают сверху вниз через зону флотации в псевдоожиженном слое инертного материала и .зону аэрации, созда» ваемую вибрацией решетки, причем поверхностно-активное вещество вводят совместно с неорганическими кислотами в нагретую до 70-95 С биосуспенэию в зоне аэрации,до рН изоэлектрической
: точки суспензии.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что вибрацию осуществляют с частотой 50-1000 Гц и ампли«
S5 тудой колебания решетки 0,1-1,5 мм, а в качестве поверхностно-активного вещества используют продукты микробиоло. гического синтеза.
4Ф
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N 283963„кл. С 12 С 11/08, 1968.
2, «F9oteclno8 . &» о е и с ", 8, 1 966, :Ъ. 135, Составитель Л, Ананьева
Редактор Л. Повхан Техред М. Надь Корректор М, Коста.
Заказ 10885/41 Тираж 1010 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4