استخدام أجهزة الطرد المركزي في فصل بكتيريا حمض اللاكتيك

أولا: المبادئ التقنية

يتكون جهاز الطرد المركزي المُصفَّق بشكل أساسي من أسطوانة دوارة وناقل لولبي يدوران في نفس الاتجاه مع فرق بسيط في السرعة. بعد دخول مرق تخمير بكتيريا حمض اللاكتيك إلى جهاز الطرد المركزي، وتحت تأثير قوة الطرد المركزي الناتجة عن الدوران عالي السرعة، تُقذف خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك - نظرًا لكثافتها العالية - إلى الجدار الداخلي للأسطوانة الدوارة، مُشكِّلةً جزيئات صلبة (الحمأة البكتيرية). في هذه الأثناء، يبقى السائل (سائل التخمير العلوي) في وسط الأسطوانة الدوارة ويُفرَّغ عبر منفذ فيض. يدفع الناقل اللولبي الحمأة البكتيرية من الطرف الصغير للأسطوانة الدوارة إلى منفذ تفريغ الخبث في الطرف الكبير، مُكملًا بذلك عملية فصل المواد الصلبة عن السائلة.

تشمل المعايير الرئيسية في عملية الفصل سرعة الأسطوانة، والسرعة التفاضلية، ومعدل تدفق التغذية، وعامل الفصل. تتراوح سرعة الأسطوانة عادةً بين 3000 و6000 دورة في الدقيقة، ويمكن أن يصل عامل الفصل إلى 1500 و4000 غرام، مما يسمح بفصل خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك بفعالية، بقطر يتراوح بين 1 و5 ميكرومتر فقط. يتم ضبط السرعة التفاضلية بواسطة ترس كوكبي، والذي يمثل عادةً ما بين 0.2% و2% من سرعة الأسطوانة. ويمكنه التحكم في سرعة تفريغ الحمأة البكتيرية لضمان كفاءة الفصل وفعالية المعالجة.

II. سيناريوهات التطبيق

1. المعالجة المسبقة لمرق التخمير

بعد تخمير بكتيريا حمض اللاكتيك، يحتوي مرق التخمير على عدد كبير من خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك، ومواد ركائز غير مخمرة، ومستقلبات، وكمية قليلة من الشوائب. يمكن استخدام أجهزة الطرد المركزي الدوارة كمعدات معالجة أولية لفصل معظم خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك بسرعة، مما يقلل نسبة المواد الصلبة في مرق التخمير من 1% إلى 5% إلى أقل من 0.1%، مما يقلل العبء على العمليات اللاحقة مثل الترشيح والتنقية. على سبيل المثال، في إنتاج الزبادي، يمكن لمرق الزبادي المخمر المعالج بجهاز الطرد المركزي الدوارة إزالة جزء من مصل اللبن والشوائب، مما يحسن من سماكة الزبادي وثباته.

2. تركيز البكتيريا

في إنتاج مستحضرات بكتيريا حمض اللاكتيك (مثل مساحيق البروبيوتيك وكبسولات بكتيريا حمض اللاكتيك)، من الضروري تركيز خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك في مرق التخمير لزيادة تركيزها. تستطيع أجهزة الطرد المركزي تركيز مرق تخمير بكتيريا حمض اللاكتيك بمقدار 10-50 مرة، مما يجعل محتوى بكتيريا حمض اللاكتيك في الحمأة البكتيرية يصل إلى 10¹⁰-10¹² وحدة تشكيل مستعمرة/غرام. يمكن تجفيف الحمأة البكتيرية المركزة بالتجميد مباشرةً أو معالجتها لاحقًا بالغسل والتكرير وعمليات أخرى لتحسين نقائها.

3. التكرير والغسيل

لإزالة الشوائب والنواتج الأيضية ومكونات الوسط من سطح خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك، يجب غسل الرواسب البكتيرية المركزة. يمكن لأجهزة الطرد المركزي المصفقة إضافة محاليل غسيل (مثل الماء المعقم والمحلول الملحي العادي) أثناء عملية الفصل. من خلال الغسيل المعاكس، تتم إزالة الشوائب من الرواسب البكتيرية، مما يُحسّن نقاء بكتيريا حمض اللاكتيك. على سبيل المثال، في إنتاج مسحوق بكتيريا حمض اللاكتيك عالي النقاء، يمكن أن تزيد عمليات الغسيل المتعددة باستخدام جهاز الطرد المركزي المصفق من نقاء بكتيريا حمض اللاكتيك إلى أكثر من 95%.

ثالثًا. المزايا

1. التشغيل المستمر وقدرة المعالجة الكبيرة

تتميز أجهزة الطرد المركزي بالديكانتر بقدرتها على التغذية والفصل وتفريغ الخبث بشكل مستمر دون توقف. وتتراوح قدرتها على المعالجة بين 1 و100 متر مكعب/ساعة، مما يجعلها مناسبة للإنتاج الصناعي واسع النطاق. في المقابل، تتطلب معدات الفصل بالطرد المركزي التقليدية (مثل أجهزة الطرد المركزي الأنبوبية) تشغيلًا متقطعًا، وقدرتها على المعالجة محدودة، ويصعب تلبية احتياجات الإنتاج واسع النطاق.

2. كفاءة فصل عالية ومعدل استرداد بكتيري مرتفع

تتميز أجهزة الطرد المركزي للديكانتر بمعامل فصل عالٍ، ما يسمح بفصل خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك الصغيرة بفعالية، مع معدل استرداد بكتيري يتراوح بين 90% و99%. في الوقت نفسه، يتميز الجهاز بكفاءة فصل مستقرة، دون أن يتأثر بعوامل مثل تركيز العلف ودرجة الحرارة، مما يضمن ثبات جودة المنتج.

3. درجة عالية من الأتمتة وسهولة التشغيل

عادةً ما تكون أجهزة الطرد المركزي الحديثة مزودة بنظام تحكم PLC، يتيح الضبط التلقائي ومراقبة معلمات مثل سرعة الدوران، والسرعة التفاضلية، ومعدل تدفق التغذية. يكفي المشغلون إجراء إعدادات بسيطة عبر شاشة اللمس لإتمام عملية الفصل بالكامل، مما يقلل التدخل اليدوي ويعزز كفاءة الإنتاج والسلامة التشغيلية.

4. قدرة قوية على التكيف ونطاق واسع من التطبيقات

يمكن لأجهزة الطرد المركزي ذات الدورق ضبط معلمات مثل سرعة الأسطوانة، والسرعة التفاضلية، ومعدل تدفق التغذية وفقًا لخصائص مرق تخمير بكتيريا حمض اللاكتيك المختلفة (مثل اللزوجة، ومحتوى المواد الصلبة، وحجم البكتيريا) لتحقيق أفضل نتائج فصل. كما يمكن استخدام هذه المعدات لفصل الكائنات الدقيقة الأخرى (مثل الخميرة والإشريكية القولونية)، مع نطاق استخدام واسع.

رابعًا: الاحتياطات

1. اختيار المعدات

اختر طراز جهاز طرد مركزي مناسبًا بناءً على خصائص مرق تخمير بكتيريا حمض اللاكتيك ومتطلبات الإنتاج. تشمل العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها سعة المعالجة، وعامل الفصل، ونطاق ضبط السرعة التفاضلية، ومادة الأسطوانة. على سبيل المثال، بالنسبة لمرق التخمير عالي اللزوجة، يجب اختيار جهاز طرد مركزي بقطر أسطوانة أكبر وسرعة دوران أعلى؛ أما بالنسبة لمرق التخمير شديد التآكل، فيجب اختيار أسطوانة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

2. تحسين معلمات التشغيل

عند استخدام جهاز طرد مركزي ذي دورق لفصل بكتيريا حمض اللاكتيك، من الضروري تحسين معايير التشغيل لضمان كفاءة الفصل ومعدل استعادة البكتيريا. على سبيل المثال، قد تؤدي سرعة الأسطوانة العالية جدًا إلى تمزق خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك، مما يؤثر على جودة المنتج؛ وقد لا تؤدي السرعة المنخفضة جدًا إلى فصل خلايا بكتيريا حمض اللاكتيك بفعالية. كما يجب تعديل السرعة التفاضلية ومعدل تدفق التغذية وفقًا للظروف الفعلية لتجنب مشاكل مثل انسداد منفذ تصريف الخبث بالرواسب البكتيرية أو ضعف فعالية الفصل.

3. صيانة المعدات وتنظيفها

الصيانة والتنظيف الدوريان لأجهزة الطرد المركزي للديكانتر ضروريان لضمان التشغيل السليم للمعدات وجودة المنتج. تشمل مهام الصيانة الرئيسية فحص تآكل المكونات، مثل الأسطوانة والناقل اللولبي والمحامل، واستبدال المكونات التالفة في الوقت المناسب؛ وتنظيف الرواسب البكتيرية المتبقية والشوائب على الجدار الداخلي للأسطوانة وشفرات الناقل اللولبي لمنع نمو البكتيريا وتآكل المعدات.

4. حماية النشاط البكتيري

بكتيريا حمض اللاكتيك كائنات دقيقة حساسة للبيئة. أثناء عملية الفصل، تتأثر بسهولة بعوامل مثل درجة الحرارة والضغط وقوة القص، مما يؤدي إلى انخفاض نشاطها البكتيري. لذلك، عند استخدام جهاز طرد مركزي ذي دورق لفصل بكتيريا حمض اللاكتيك، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لحماية نشاطها البكتيري. على سبيل المثال، يجب ضبط درجة حرارة مرق التخمير بين 4 و10 درجات مئوية لتقليل ضرر قوة القص على البكتيريا؛ واستخدام محلول غسيل معتدل أثناء عملية الغسيل لتجنب استخدام محاليل ملحية عالية التركيز أو مذيبات عضوية.

خامسا. اتجاهات التنمية

1. الذكاء والأتمتة

مع تطور الصناعة 4.0، ستصبح أجهزة الطرد المركزي للفصل أكثر ذكاءً وأتمتة. وستُجهّز أجهزة الطرد المركزي للفصل في المستقبل بأجهزة استشعار وأنظمة تحكم أكثر تطورًا، تُمكّن من مراقبة خصائص مرق التخمير (مثل اللزوجة، ومحتوى المواد الصلبة، وتركيز البكتيريا) آنيًا، وضبط معايير التشغيل تلقائيًا لتحقيق أفضل نتائج فصل. وفي الوقت نفسه، سيتم ربط هذه المعدات بمعدات أخرى على خط الإنتاج (مثل خزانات التخمير، والمرشحات، والمجففات) لتحقيق التحكم الآلي وإدارة عملية الإنتاج.

2. كفاءة عالية وتوفير الطاقة

لتحسين كفاءة الإنتاج وتقليل استهلاك الطاقة، ستتطور أجهزة الطرد المركزي الدوارة نحو كفاءة أعلى وتوفير أكبر للطاقة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي اعتماد هياكل ومواد أسطوانات جديدة إلى زيادة عامل الفصل وسرعة الأسطوانة، مما يُحسّن كفاءة الفصل؛ كما أن استخدام محركات التردد المتغير وأنظمة التحكم الموفرة للطاقة يُقلل من استهلاك الطاقة للمعدات.

3. تعدد الوظائف

لن تقتصر أجهزة الطرد المركزي المُصنّعة في المستقبل على فصل المواد الصلبة والسائلة فحسب، بل ستُدمج أيضًا وظائف أخرى، مثل الغسيل البكتيري والتكرير والتجفيف. على سبيل المثال، سيتم إنشاء مناطق غسيل وتجفيف داخل جهاز الطرد المركزي لتحقيق التكامل بين عمليات فصل وغسل وتجفيف بكتيريا حمض اللاكتيك، مما يُقلل من عمليات الإنتاج والاستثمار في المعدات.

4. حماية البيئة والخضرة

مع تحسّن الوعي البيئي، ستُولي أجهزة الطرد المركزي اهتمامًا أكبر بالحفاظ على البيئة. على سبيل المثال، يُمكن أن يُقلل استخدام مواد التشحيم ومواد الختم الصديقة للبيئة من التلوث البيئي؛ كما يُحسّن التحكم في الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن تشغيل المعدات بيئة العمل.

في الختام، تتمتع أجهزة الطرد المركزي المُصفّاة بأهمية تطبيقية كبيرة وآفاق تطوير واسعة في مجال فصل بكتيريا حمض اللاكتيك. ومع التطور والابتكار المستمر في التكنولوجيا، ستُحسّن أجهزة الطرد المركزي المُصفّاة كفاءة الفصل باستمرار، وتُقلّل استهلاك الطاقة، وتُحسّن مستوى الأتمتة، مما يُوفّر دعمًا فنيًا أكثر موثوقية وكفاءة للإنتاج الصناعي لبكتيريا حمض اللاكتيك.

• سنة التأسيس
  --
• نوع العمل
  --
• البلد / المنطقة
  --
• الصناعة الرئيسية
  --
• المنتجات الرئيسية
  --
• الشخص الاعتباري
  --
• عدد الموظفي
  --
• قيمة الإخراج السنوي
  --
• سوق التصدير
  --
• تعاون العملاء
  --