Aplicação de centrífugas tubulares na separação de espirulina

II. Princípio de funcionamento das centrífugas tubulares

Uma centrífuga tubular é composta principalmente por um tambor estreito que gira em alta velocidade, um dispositivo de acionamento, um sistema de alimentação e um sistema de descarga. Seu funcionamento baseia-se no princípio da sedimentação centrífuga. Quando a suspensão contendo espirulina entra no tambor giratório de alta velocidade (a velocidade de rotação geralmente atinge 15.000 a 30.000 rotações 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 movem-se rapidamente em direção à parede do tambor, onde se depositam. Enquanto isso, a fase líquida, com menor densidade, permanece mais próxima do centro do tambor. Através de um dispositivo de descarga bem projetado, a espirulina depositada na parede do tambor é coletada e o líquido límpido é descarregado por outra saída, obtendo-se assim a separação eficaz da espirulina da água de cultivo.

III. Vantagens das centrífugas tubulares na separação da espirulina

(1) Alta eficiência de separação

Sedimentação rápida

A altíssima velocidade de rotação da centrífuga tubular gera uma forte força centrífuga. Comparada aos métodos tradicionais de sedimentação por gravidade ou centrifugação em baixa velocidade, ela reduz significativamente o tempo de sedimentação da espirulina. No cultivo e produção de espirulina em larga escala, permite processar grandes quantidades de suspensão em um curto período, aumentando consideravelmente a eficiência da produção. Por exemplo, a sedimentação por gravidade tradicional pode levar várias horas ou até mesmo dias para que a espirulina se deposite, enquanto a centrífuga tubular consegue separar o mesmo volume de suspensão em poucos minutos ou dezenas de minutos.

Operação contínua

A centrífuga tubular permite alimentação e descarga contínuas, sendo ideal para produção industrial em larga escala. Em uma base de cultivo de espirulina, a suspensão de espirulina proveniente do tanque de cultivo pode ser alimentada continuamente na centrífuga. Após a separação, a espirulina separada e o líquido clarificado são continuamente descarregados. Todo o processo dispensa paradas frequentes, melhorando significativamente a continuidade e a estabilidade da produção.

(2) Produtos de Alta Pureza

Remoção eficaz de impurezas

A forte força centrífuga da centrífuga tubular pode separar eficazmente minúsculas partículas de impurezas em suspensão, como bactérias, outros organismos do plâncton e partículas sólidas não dissolvidas. Se essas impurezas permanecerem no produto de espirulina, afetarão a qualidade e a segurança do produto. Através da separação precisa proporcionada pela centrífuga tubular, é possível obter espirulina com um grau de pureza relativamente alto, atendendo aos rigorosos requisitos de matérias-primas de alta pureza para alimentos, produtos de saúde, etc. Pesquisas mostram que o teor 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.

Redução da contaminação biológica

Durante o processo de separação, devido ao ambiente relativamente fechado dentro da centrífuga tubular e à rapidez do processo, 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 na preparação de produtos de espirulina de alta qualidade, o que garante a segurança e a eficácia dos produtos.

(3) Processo de separação suave

Proteção da integridade celular

As células da espirulina são relativamente frágeis. Se submetidas a força mecânica excessiva durante o processo de separação, podem romper-se, resultando na perda de seus componentes nutricionais e atividade biológica. Durante a rotação em alta velocidade da centrífuga tubular, a força de cisalhamento gerada é relativamente pequena, o que permite manter a integridade das células da espirulina ao máximo. Isso possibilita que a espirulina separada retenha seus componentes nutricionais naturais e atividade biológica, fornecendo matéria-prima de alta qualidade para o desenvolvimento subsequente de produtos. Por exemplo, quando utilizada na produção de produtos de saúde à base de espirulina, a estrutura celular intacta auxilia o corpo humano a absorver melhor as substâncias nutricionais.

Manutenção da atividade biológica

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

IV. Exemplos de Aplicação

(1) Campos de Produtos Alimentares e de Saúde

Produção de Spirulina em Pó

Uma empresa de produção de espirulina em larga escala utiliza uma centrífuga tubular para a separação no processo de preparação do pó de espirulina. Primeiramente, o líquido de cultivo da espirulina é alimentado na centrífuga tubular e, após a separação, obtém-se uma suspensão de espirulina pré-concentrada. Em seguida, a suspensão de espirulina é seca, triturada, etc., e finalmente, obtém-se um pó de espirulina de alta qualidade. Após a utilização da centrífuga tubular, a produção de pó de espirulina da empresa aumentou em 30%, e a pureza do produto subiu de 85% para mais de 95%. A competitividade do produto no mercado foi significativamente aprimorada.

Processamento de Produtos de Saúde à Base de Espirulina

Na produção de produtos para a saúde, como cápsulas gelatinosas de espirulina, são necessárias matérias-primas de espirulina de alta pureza e com muitos componentes ativos. Uma renomada empresa de produtos para a saúde utiliza uma centrífuga tubular para separar e purificar a espirulina, garantindo que os componentes ativos não sejam danificados durante o processamento. Os produtos para a saúde à base de espirulina produzidos pela empresa têm boa reputação no mercado, e os consumidores relatam que sua eficácia é evidente, o que se deve em grande parte à alta qualidade das matérias-primas fornecidas pela centrífuga tubular.

( 2) Campo dos Cosméticos

Aplicação de extratos de espirulina

Algumas empresas de cosméticos utilizam extratos de espirulina na produção de produtos para cuidados com a pele, devido aos seus efeitos hidratantes e antioxidantes. Antes da extração dos componentes ativos da espirulina, utiliza-se uma centrífuga tubular para separá-la, removendo impurezas e umidade, obtendo-se assim células puras. Os componentes ativos da espirulina extraídos dessa forma apresentam alta pureza e podem desempenhar melhor sua função nos cosméticos. Por exemplo, uma determinada marca de máscara hidratante de espirulina utiliza extratos processados ​​por centrifugação tubular, e o efeito hidratante e a estabilidade do produto são altamente reconhecidos pelos consumidores.

(3) Pesquisa em Bioenergia

Processamento de matérias-primas de espirulina para biodiesel

Na pesquisa sobre o uso da espirulina para a produção de biodiesel, é necessário separar eficientemente a espirulina da água de cultivo e realizar o processamento subsequente. A centrífuga tubular permite a separação rápida da espirulina, fornecendo matéria-prima suficiente para a produção de biodiesel. Ao mesmo tempo, devido ao seu processo de separação suave, não danifica os componentes oleosos da espirulina, o que é benéfico para a extração e conversão subsequentes do óleo. Uma instituição de pesquisa científica melhorou com sucesso a eficiência e o rendimento da produção de biodiesel utilizando uma centrífuga tubular para separar a espirulina, fornecendo uma solução técnica viável para a aplicação da espirulina no setor de bioenergia.

V. Precauções na Aplicação

(1) Pré-tratamento da amostra

Filtragem de impurezas de partículas grandes

Antes de introduzir a suspensão de espirulina na centrífuga tubular, deve-se realizar uma filtragem preliminar para remover impurezas de partículas grandes, como detritos do tanque de cultivo e plâncton de maior tamanho. Essas impurezas podem obstruir a tubulação de alimentação da centrífuga ou danificar o tambor, afetando o funcionamento normal do equipamento. Métodos simples e eficazes, como a filtragem por peneira, podem ser utilizados para o pré-tratamento.

Ajuste do valor do pH e da 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 pH e a temperatura da suspensão para uma faixa adequada, de acordo com as características da espirulina, a fim de melhorar a eficiência da separação e a qualidade do produto. Por exemplo, para algumas variedades de espirulina, o melhor resultado de separação é obtido quando o pH é ajustado para 7-8 e a temperatura é controlada entre 25-30 °C.

(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 em alta velocidade e está sujeito a desgaste. Verifique regularmente o desgaste do tambor e substitua imediatamente o tambor severamente desgastado para evitar acidentes causados ​​por ruptura. Ao mesmo tempo, verifique o balanceamento dinâmico do tambor para garantir a estabilidade da centrífuga durante a operação.

Manutenção do dispositivo de acionamento e das vedações

O dispositivo de acionamento é um componente essencial para garantir o funcionamento normal da centrífuga. É necessário lubrificá-lo e realizar a manutenção regularmente, verificar o estado de funcionamento de componentes como o motor e a correia, e substituir prontamente as peças danificadas. Além disso, o bom funcionamento das vedações é crucial para evitar vazamentos. Verifique e substitua as vedações regularmente para garantir a vedação interna da centrífuga e evitar vazamentos de material e a entrada de impurezas externas.

(3) Otimização dos parâmetros operacionais

Ajuste da velocidade de rotação

De acordo com a concentração, a densidade da suspensão de espirulina e os requisitos de separação, ajuste adequadamente 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 a eficácia da separação quanto a máxima proteção das células de espirulina. Por exemplo, para uma suspensão de espirulina com concentração relativamente alta, a velocidade de rotação pode ser aumentada adequadamente para acelerar a separação; para um processo de separação com alta exigência de integridade celular, a velocidade de rotação precisa ser reduzida.

Controle da velocidade de alimentação

Uma velocidade de alimentação excessivamente rápida causa uma distribuição irregular do material na centrífuga, afetando a eficiência da separação; uma velocidade excessivamente lenta reduz a produtividade. De acordo com a capacidade de processamento da centrífuga e as propriedades da suspensão, a velocidade de alimentação deve ser controlada com precisão para garantir o funcionamento estável da centrífuga. Geralmente, no início da separação, a velocidade de alimentação pode ser reduzida gradualmente e, após a estabilização da operação, ajustada para um valor adequado.

VI. Conclusão

Com seu alto desempenho de separação, produção de produtos de alta pureza e processo de separação suave, a centrífuga tubular demonstra grandes vantagens e amplas perspectivas de aplicação no campo da separação da espirulina. Das indústrias de alimentos e produtos para a saúde aos setores de cosméticos e bioenergia, a centrífuga tubular fornece suporte técnico fundamental para a utilização industrial da espirulina. Com o desenvolvimento contínuo da indústria da espirulina e as crescentes exigências da tecnologia de separação, a centrífuga tubular continuará a inovar e aprimorar-se em termos de otimização do desempenho do equipamento e controle inteligente, impulsionando ainda mais o desenvolvimento da indústria da espirulina rumo à alta eficiência, alta qualidade e sustentabilidade, e contribuindo cada vez mais para atender às necessidades das pessoas por produtos saudáveis ​​e ecologicamente corretos.