Aplicação de Centrífugas Tubulares na Separação de Spirulina

II. Princípio de funcionamento das centrífugas tubulares

Uma centrífuga tubular é composta principalmente de um tambor fino giratório de alta velocidade, um dispositivo de acionamento, um sistema de alimentação e um sistema de descarga. Sua operação é baseada no princípio da sedimentação centrífuga. Quando a suspensão contendo espirulina entra no tambor giratório de alta velocidade (a velocidade de rotação pode geralmente atingir 15.000 - 30.000 revoluções por minuto ou até mais) através da porta de alimentação, sob a ação de um forte campo de força centrífuga, devido à diferença de densidade entre as células de espirulina e outros componentes na água de cultivo (como água, minerais dissolvidos, microrganismos, etc.), as células de espirulina são submetidas a uma força centrífuga relativamente grande e se movem rapidamente em direção à parede do tambor e se acomodam. Enquanto isso, a fase líquida com menor densidade fica mais próxima do centro do tambor. Por meio de um dispositivo de descarga bem projetado, a espirulina depositada na parede do tambor pode ser coletada, e o líquido claro é descarregado de outra saída, alcançando assim a separação efetiva da espirulina da água de cultivo.

III. Vantagens das Centrífugas Tubulares na Separação de Spirulina

(1) Alta eficiência de separação

Sedimentação rápida
A velocidade de rotação ultra-alta da centrífuga tubular pode gerar uma forte força centrífuga. Comparado com os métodos tradicionais de sedimentação por gravidade ou centrifugação de baixa velocidade, ele pode encurtar muito o tempo de sedimentação da espirulina. No cultivo e produção de espirulina em larga escala, ele pode processar uma grande quantidade de suspensão em um curto espaço de tempo, melhorando significativamente a eficiência da produção. Por exemplo, a sedimentação por gravidade tradicional pode levar várias horas ou até dias para fazer a espirulina se sedimentar, enquanto a centrífuga tubular pode completar a separação do mesmo volume de suspensão em poucos minutos a dezenas de minutos.

Operação Contínua
A centrífuga tubular pode atingir alimentação e descarga contínuas, o que é adequado para produção industrial em larga escala. Em uma base de cultivo de espirulina, a suspensão de espirulina do tanque de cultivo pode ser continuamente alimentada na centrífuga. Após a separação, a espirulina separada e o líquido claro são continuamente produzidos. Todo o processo não requer paradas frequentes, melhorando muito a continuidade e a estabilidade da produção.

(2) Produtos de alta pureza

Remoção eficaz de impurezas
A forte força centrífuga da centrífuga tubular pode efetivamente separar pequenas partículas de impurezas na suspensão, como bactérias, outros plânctons e partículas sólidas não dissolvidas. Se essas impurezas permanecerem no produto espirulina, elas afetarão a qualidade e a segurança do produto. Por meio da separação fina da centrífuga tubular, espirulina de pureza relativamente alta pode ser obtida, atendendo aos requisitos rigorosos de alimentos, produtos de saúde, etc. para matérias-primas de alta pureza. Pesquisas mostram que o conteúdo de impurezas da espirulina separada por uma centrífuga tubular pode ser reduzido a um nível extremamente baixo, e a pureza do produto é significativamente melhorada.

Contaminação biológica reduzida
Durante o processo de separação, devido ao ambiente relativamente fechado dentro da centrífuga tubular e ao rápido processo de separação, a contaminação secundária da espirulina por microrganismos externos pode ser reduzida. Isso é crucial para manter a atividade biológica e a estabilidade da qualidade da espirulina, especialmente ao preparar produtos de espirulina de alta qualidade, o que pode garantir a segurança e a eficácia dos produtos.

(3) Processo de separação suave

Proteção da integridade celular
As células de espirulina são relativamente frágeis. Se forem submetidas a força mecânica excessiva durante o processo de separação, as células provavelmente se romperão, resultando na perda de seus componentes nutricionais e atividade biológica. Durante a rotação de alta velocidade da centrífuga tubular, a força de cisalhamento gerada é relativamente pequena, o que pode manter a integridade das células de espirulina na maior extensão. Isso permite que a espirulina separada retenha seus componentes nutricionais naturais e atividade biológica, fornecendo matérias-primas de alta qualidade para o desenvolvimento subsequente do produto. Por exemplo, quando usada na produção de produtos de saúde de espirulina, a estrutura celular intacta ajuda o corpo humano a absorver melhor as substâncias nutricionais.

Manutenção da Atividade Biológica
Muitas substâncias bioativas na espirulina, como ficocianina e ácido γ - linolênico, são sensíveis a fatores como temperatura e força de cisalhamento. O processo de separação suave da centrífuga tubular evita a inativação de substâncias bioativas causada por alta temperatura ou alta força de cisalhamento. Isso é de grande importância para o desenvolvimento de produtos de espirulina com funções específicas, como alimentos funcionais antioxidantes e imunomoduladores e produtos de saúde.

IV. Exemplos de aplicação

(1) Campos de produtos alimentícios e de saúde

Produção de Spirulina em Pó
Uma empresa de produção de espirulina em larga escala usa uma centrífuga tubular para separação no processo de preparação de pó de espirulina. Primeiro, o líquido de cultivo de espirulina é alimentado na centrífuga tubular e, após a separação, uma pasta de espirulina preliminarmente concentrada é obtida. Então, a pasta de espirulina é ainda mais seca, triturada, etc., e, finalmente, é obtido pó de espirulina de alta qualidade. Após usar a centrífuga tubular, a produção de pó de espirulina da empresa aumentou em 30%, e a pureza do produto aumentou dos 85% originais para mais de 95%. A competitividade do produto no mercado foi significativamente aprimorada.

Processamento de produtos de saúde Spirulina
Ao produzir produtos de saúde como cápsulas moles de espirulina, matérias-primas de espirulina de alta pureza e bem ativas são necessárias. Uma empresa de produtos de saúde bem conhecida usa uma centrífuga tubular para separar e purificar a espirulina, garantindo que os componentes eficazes na espirulina não sejam danificados durante o processamento. Os produtos de saúde de espirulina produzidos pela empresa têm uma boa reputação no mercado, e os consumidores dão feedback de que sua eficácia é óbvia, o que se deve em grande parte às matérias-primas de alta qualidade fornecidas pela centrífuga tubular.

( 2) Campo de Cosméticos

Aplicação de Extratos de Spirulina
Algumas empresas de cosméticos usam extratos de espirulina na produção de produtos para cuidados com a pele para exercer seus efeitos hidratantes e antioxidantes. Antes de extrair os componentes efetivos da espirulina, uma centrífuga tubular é usada para separar a espirulina, removendo impurezas e umidade para obter células de espirulina puras. Os componentes efetivos da espirulina extraídos dessa forma têm alta pureza e podem desempenhar melhor seu papel em cosméticos. Por exemplo, uma certa marca de máscara hidratante de espirulina usa extratos de espirulina processados ​​por uma centrífuga tubular, e o efeito hidratante e a estabilidade do produto foram altamente reconhecidos pelos consumidores.

(3) Pesquisa em Bioenergia

Processamento de matérias-primas de espirulina para biodiesel
Na pesquisa sobre o uso de espirulina para preparar biodiesel, é necessário separar a espirulina eficientemente da água de cultivo e conduzir o processamento subsequente. A centrífuga tubular pode separar rapidamente a espirulina, fornecendo matérias-primas suficientes para a produção de biodiesel. Ao mesmo tempo, devido ao seu processo de separação suave, ela não danificará os componentes do óleo na espirulina, o que é benéfico para a extração e conversão subsequentes do óleo. Uma instituição de pesquisa científica melhorou com sucesso a eficiência da preparação e o rendimento do biodiesel usando uma centrífuga tubular para separar a espirulina, fornecendo uma solução técnica viável para a aplicação da espirulina no campo da bioenergia.

V. Precauções na Aplicação

(1) Pré-tratamento de amostra

Filtragem de impurezas de partículas grandes
Antes de alimentar a suspensão de espirulina na centrífuga tubular, deve-se realizar uma filtragem preliminar para remover impurezas de partículas grandes, como detritos no tanque de cultivo e plâncton maior. Essas impurezas de partículas grandes podem obstruir a tubulação de alimentação da centrífuga ou danificar o tambor, afetando a operação normal da centrífuga. Métodos simples e eficazes, como filtragem de tela, podem ser usados ​​para pré-tratamento.

Ajuste do valor de pH e temperatura
Sob diferentes valores de pH e condições de temperatura, a estabilidade e o desempenho de sedimentação das células de espirulina variam. Antes da separação, é necessário ajustar o valor de pH e a temperatura da suspensão para uma faixa apropriada de acordo com as características da espirulina para melhorar a eficiência da separação e a qualidade do produto. Por exemplo, para algumas variedades de espirulina, quando o valor de pH é ajustado para 7 - 8 e a temperatura é controlada em 25 - 30 °C, o efeito de separação é o melhor.

(2) Manutenção e conservação de equipamentos

Inspeção regular do tambor
O tambor da centrífuga tubular é submetido a uma enorme força centrífuga durante a rotação de alta velocidade e é propenso a desgaste. Verifique regularmente o desgaste do tambor e substitua prontamente o tambor severamente desgastado para evitar acidentes de segurança causados ​​pela ruptura do tambor. Ao mesmo tempo, verifique o equilíbrio dinâmico do tambor para garantir a estabilidade da centrífuga durante a operação.

Manutenção do dispositivo de condução e vedações
O dispositivo de acionamento é um componente essencial para garantir a operação normal da centrífuga. É necessário lubrificá-lo e mantê-lo regularmente, verificar o status de funcionamento de componentes como o motor e a correia e substituir prontamente os componentes danificados. Além disso, o bom desempenho das vedações é crucial para evitar vazamentos. Verifique e substitua regularmente as vedações para garantir a vedação interna da centrífuga e evitar vazamento de material e a entrada de impurezas externas.

(3) Otimização dos Parâmetros Operacionais

Ajuste da velocidade de rotação
De acordo com a concentração, densidade da suspensão de espirulina e requisitos de separação, ajuste razoavelmente a velocidade de rotação da centrífuga tubular. Uma velocidade de rotação excessivamente alta pode causar a ruptura das células de espirulina, enquanto uma velocidade de rotação excessivamente baixa resultará em baixa eficiência de separação. Determine a velocidade de rotação ideal por meio de experimentos para garantir tanto o efeito de separação quanto a proteção máxima das células de espirulina. Por exemplo, para uma suspensão de espirulina com uma concentração relativamente alta, a velocidade de rotação pode ser adequadamente aumentada para acelerar a velocidade de separação; para um processo de separação com altos requisitos de integridade celular, a velocidade de rotação precisa ser reduzida.

Controle da velocidade de alimentação

Uma velocidade de alimentação excessivamente rápida tornará a distribuição do material na centrífuga irregular, afetando o efeito de separação; uma velocidade de alimentação excessivamente lenta reduzirá a eficiência da produção. De acordo com a capacidade de processamento da centrífuga e as propriedades da suspensão, controle precisamente a velocidade de alimentação para garantir que a centrífuga opere em um estado de trabalho estável. Geralmente, no início da separação, a velocidade de alimentação pode ser reduzida adequadamente e, após a centrífuga operar de forma estável, ela pode ser gradualmente ajustada para uma velocidade de alimentação apropriada.

VI. Conclusão

Com seu desempenho de separação de alta eficiência, saída de produto de alta pureza e processo de separação suave, a centrífuga tubular demonstra grandes vantagens e amplas perspectivas de aplicação no campo da separação de espirulina. Das indústrias de alimentos e produtos de saúde aos campos de cosméticos e bioenergia, a centrífuga tubular fornece suporte técnico essencial para a utilização industrial da espirulina. Com o desenvolvimento contínuo da indústria de espirulina e os crescentes requisitos para tecnologia de separação, a centrífuga tubular continuará a inovar e melhorar em termos de otimização de desempenho de equipamento e controle inteligente, promovendo ainda mais a indústria de espirulina a se desenvolver na direção de alta eficiência, alta qualidade e sustentabilidade, e fazendo maiores contribuições para atender às necessidades das pessoas por produtos saudáveis ​​e ecologicamente corretos.

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