استخدام أجهزة الطرد المركزي في فصل الأحماض الأمينية

**تطبيقات أجهزة الطرد المركزي في صناعة الأحماض الأمينية**

تُعدّ أجهزة الطرد المركزي من نوع "ديكانتر" المعدات الأساسية لفصل المواد الصلبة عن السائلة في جميع مراحل إنتاج الأحماض الأمينية. وتلعب دورًا حاسمًا في مراحل رئيسية مثل المعالجة المسبقة لمرق التخمير، وتنقية التبلور، واستعادة السوائل المُستعملة. وبفضل كفاءة الفصل بالطرد المركزي، تُتيح هذه الأجهزة إزالة الشوائب، وإثراء البلورات، واستعادة الموارد، مما يُحسّن بشكل ملحوظ من إنتاجية المنتج ونقائه، ويُعزز من استدامة عملية الإنتاج بيئيًا.

**مراحل التطبيق الأساسية**

* **تصفية ومعالجة مرق التخمير:**

بعد تخمير الأحماض الأمينية، يحتوي المرق على كمية كبيرة من الشوائب الصلبة مثل الخلايا البكتيرية والفطريات وبقايا الوسط الغذائي. يمكن لأجهزة الطرد المركزي فصل هذه الشوائب بسرعة لإنتاج مستخلص خام صافٍ. هذا يمنع تلوث راتنجات التبادل الأيوني أو وحدات الأغشية اللاحقة، مما يرسخ أساسًا متينًا لخطوات التنقية اللاحقة.

* **فصل المواد الصلبة عن السائلة بعد التبلور:**

بعد تركيز الأحماض الأمينية وتبلورها عند نقطة التعادل الكهربائي، تفصل أجهزة الطرد المركزي البلورات عن المحلول الأم. تحقق هذه العملية معدل استخلاص عالٍ لبلورات الأحماض الأمينية (يتجاوز عادةً 95%)، مما يقلل من فقدان المنتجات المستهدفة. ويمكن إعادة تدوير المحلول الأم المفصول إلى العملية السابقة لإعادة الاستخلاص، مما يعزز كفاءة استخدام الموارد.

* **استعادة السوائل النفايات والمنتجات الثانوية:**

تُعالج أجهزة الطرد المركزي ذات القوارير المخلفات الصلبة في نفايات الإنتاج السائلة، مما يُخفف الضغط على أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي. إضافةً إلى ذلك، يُمكنها استخلاص الأحماض الأمينية غير المكتملة من المخلفات أو فصل البروتينات البكتيرية عالية النقاء (التي يُمكن استخدامها كمكونات علفية)، مما يُحقق الاستفادة القصوى من المنتجات الثانوية.

* **الفصل المساعد في عمليات التكرير:**

بعد تكرير الأحماض الأمينية (مثل إزالة اللون، وتحلية المياه)، إذا كان السائل المغذي لا يزال يحتوي على آثار شوائب صلبة، يمكن استخدام أجهزة الطرد المركزي لفصل الشوائب بعمق. وهذا يضمن أن المنتج النهائي يفي بمعايير النقاء (مثل نقاء الأحماض الأمينية الغذائية ≥ 99%).

**المزايا الأساسية في التطبيقات**

* **مناسبة للإنتاج على نطاق واسع:**

تدعم هذه الأنظمة التشغيل المستمر بقدرة معالجة تتراوح بين 5 و50 متر مكعب في الساعة، مما يلغي الحاجة إلى إيقاف التشغيل لتفريغ الخبث. ويتوافق هذا تمامًا مع متطلبات الإنتاج عالية الكفاءة لخطوط إنتاج الأحماض الأمينية التي تبلغ طاقتها الإنتاجية عشرة آلاف طن.

* **دقة فصل عالية:**

بفضل عامل فصل يصل إلى **2000-3000**، يمكنها فصل الجزيئات الدقيقة التي يصل حجمها إلى **≥ 0.005 ميكرومتر** بكفاءة عالية. يتميز السائل الصافي الناتج بنفاذية عالية، مما يقلل من تداخل الشوائب في خطوات التنقية اللاحقة.

* **توافق المواد والعمليات:**

الأجزاء الملامسة للسائل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ **304/316L**، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل في محاليل تخمير الأحماض الأمينية الحمضية أو القلوية. تستطيع أجهزة الطرد المركزي التعامل مع سوائل التغذية ذات اللزوجة العالية (≤ 100 ملي باسكال.ثانية) والمحتوى الصلب العالي (1-40%)، مما يجعلها مناسبة لعمليات إنتاج أحماض أمينية متنوعة مثل حمض الجلوتاميك، والليسين، والثريونين.

* **الاستدامة البيئية وترشيد التكاليف:**

تُغني هذه التقنية عن استخدام مواد الترشيح المساعدة، مما يقلل من إنتاج الحمأة. كما أن مستوى أتمتتها العالي (التحكم بتحويل التردد، والتفريغ التلقائي للحمأة) يُخفض تكاليف العمالة. ويتماشى استعادة موارد المياه والمنتجات الثانوية وإعادة استخدامها مع متطلبات الإنتاج المستدام.

**حالات التطبيق النموذجية**

* **إنتاج حمض الجلوتاميك:**

يستخدم خط إنتاج حمض الجلوتاميك التابع لشركة للتكنولوجيا الحيوية، والذي تبلغ طاقته الإنتاجية 50 ألف طن سنوياً، عملية "الطرد المركزي القرصي للفصل الأولي + الطرد المركزي الأنبوبي للفصل الدقيق". يحقق الطرد المركزي الأنبوبي، بسعة معالجة تبلغ 30 متر مكعب في الساعة، معدل إزالة للخلايا البكتيرية يتجاوز 98%، وإنتاجية إجمالية لحمض الجلوتاميك تبلغ 96%. ويُضيف البروتين البكتيري المُستخلص قيمة سنوية إضافية تتجاوز 5 ملايين يوان صيني.

* **تكرير الليسين:**

تستخدم إحدى شركات الأحماض الأمينية أجهزة الطرد المركزي لفصل البلورات عن المحلول الأم بعد تبلور الليسين. يؤدي ذلك إلى خفض نسبة الرطوبة في البلورات إلى أقل من 15%. بعد إعادة تدوير المحلول الأم لاستخلاص الليسين مرة أخرى، يرتفع إجمالي إنتاج الليسين بنسبة 8%، مما يوفر حوالي 3 ملايين يوان صيني من تكاليف المواد الخام سنويًا.

* **معالجة مياه الصرف الصحي بالثريونين:**

في مشروع إنتاج الثريونين، تُستخدم أجهزة الطرد المركزي لفصل المخلفات السائلة الناتجة عن التخمير. بعد فصل المخلفات الصلبة، تصل نسبة إزالة الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) من مياه الصرف إلى 60%، مما يقلل تكاليف معالجة مياه الصرف اللاحقة بنسبة 40%. في الوقت نفسه، يُستفاد من البروتين البكتيري المستخلص كمورد.

* *نقاط التكيف التقني الرئيسية**

* **تعديل المعلمات:**

بالنسبة لسوائل التغذية المختلفة للأحماض الأمينية، اضبط سرعة الدوران (3000-4500 دورة في الدقيقة) وسرعة الدوران التفاضلية (5-30 دورة في الدقيقة) لتحقيق التوازن بين كفاءة الفصل ومعدل استخلاص البلورات. أما بالنسبة لسوائل التغذية ذات الجزيئات الدقيقة، فقم بزيادة سرعة الدوران بشكل مناسب لتعزيز قوة الطرد المركزي.

* **اختيار المواد:**

عند التعامل مع محاليل التخمير الحمضية (مثل مرق حمض الجلوتاميك ذي الرقم الهيدروجيني 2-3)، يُفضل استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L للأجزاء الملامسة للسائل. يجب أن يكون الجزء الثابت مصنوعًا من مطاط مقاوم للأحماض والقلويات لمنع تآكل المعدات بفعل سائل التغذية.

* **تكامل العمليات:**

تُستخدم أجهزة الطرد المركزي ذات القوارير الدوارة غالبًا بالتزامن مع أجهزة الطرد المركزي القرصية (للفصل الأولي لإزالة الجزيئات الكبيرة) والترشيح عبر الأغشية الخزفية (للتنقية الدقيقة). يشكل هذا سلسلة عمليات متكاملة "للفصل الأولي - الفصل الدقيق - التكرير"، مما يُحسّن نقاء المنتج بشكل أكبر.