Применение декантерных центрифуг для разделения молочнокислых бактерий

I. Технические принципы

Декантерная центрифуга состоит из вращающегося барабана и шнекового конвейера, которые вращаются в одном направлении с небольшой разницей в скорости. После того, как ферментационный бульон с молочнокислыми бактериями попадает в центрифугу, под действием центробежной силы, создаваемой высокоскоростным вращением, клетки молочнокислых бактерий, благодаря своей более высокой плотности, отбрасываются к внутренней стенке вращающегося барабана, образуя твердые частицы (бактериальный шлам). Тем временем, жидкость (ферментационный шлам) остается в центре вращающегося барабана и выводится через переливное отверстие. Шнековый конвейер проталкивает бактериальный шлам из узкого конца вращающегося барабана к отверстию для выпуска шлака в широком конце, завершая процесс разделения твердой и жидкой фаз.

Ключевые параметры процесса разделения включают скорость барабана, дифференциальную скорость, скорость потока сырья и коэффициент разделения. Скорость барабана обычно составляет 3000–6000 об/мин, а коэффициент разделения может достигать 1500–4000 g, что позволяет эффективно разделять клетки молочнокислых бактерий диаметром всего 1–5 мкм. Дифференциальная скорость регулируется планетарным редуктором и обычно составляет 0,2–2% от скорости барабана. Он позволяет контролировать скорость выгрузки бактериального шлама, обеспечивая эффективность разделения и обработки.

II. Сценарии применения

1. Предварительная обработка ферментационного бульона

После ферментации молочнокислых бактерий ферментационный бульон содержит большое количество клеток молочнокислых бактерий, неферментированные субстраты, метаболиты и небольшое количество примесей. Декантерные центрифуги могут использоваться в качестве оборудования для предварительной обработки для быстрого отделения большинства клеток молочнокислых бактерий, снижая содержание твердых веществ в ферментационном бульоне с 1–5% до менее 0,1%, тем самым снижая нагрузку на последующие процессы, такие как фильтрация и очистка. Например, при производстве йогурта ферментированный йогуртовый бульон, обработанный декантерной центрифугой, может удалить часть сыворотки и примесей, что улучшает густоту и стабильность йогурта.

2. Концентрация бактерий

При производстве препаратов молочнокислых бактерий (таких как пробиотические порошки и капсулы с молочнокислыми бактериями) необходимо концентрировать клетки молочнокислых бактерий в ферментационном бульоне для повышения их концентрации. Декантерные центрифуги позволяют концентрировать ферментационный бульон в 10–50 раз, доводя содержание молочнокислых бактерий в бактериальном шламе до 10¹⁰–10¹² КОЕ/г. Концентрированный бактериальный шлам можно подвергать непосредственно сублимационной сушке или дальнейшей обработке путем промывки, очистки и других процессов для повышения чистоты.

3. Очистка и промывка

Для удаления примесей, метаболитов и компонентов среды с поверхности клеток молочнокислых бактерий концентрированный бактериальный шлам необходимо промыть. Декантерные центрифуги могут добавлять промывочные растворы (например, стерильную воду и физиологический раствор) в процессе разделения. Противоточная промывка удаляет примеси из бактериального шлама и повышает чистоту молочнокислых бактерий. Например, при производстве порошка высокоочищенных молочнокислых бактерий многократная промывка с использованием декантерной центрифуги может повысить чистоту молочнокислых бактерий до более чем 95%.

III. Преимущества

1. Непрерывная работа и большая производительность

Декантерные центрифуги обеспечивают непрерывную подачу, разделение и выгрузку шлака без остановки на выгрузку. Их производительность достигает 1–100 м³/ч, что делает их пригодными для крупномасштабного промышленного производства. В отличие от них, традиционное центробежное разделительное оборудование (например, трубчатые центрифуги) требует периодической работы, имеет небольшую производительность и не подходит для крупномасштабного производства.

2. Высокая эффективность разделения и высокая скорость извлечения бактерий

Декантерные центрифуги обладают высоким коэффициентом разделения, что позволяет эффективно отделять мельчайшие клетки молочнокислых бактерий со степенью извлечения бактерий 90–99%. При этом эффективность разделения оборудования стабильна и не зависит от таких факторов, как концентрация исходного сырья и температура, что обеспечивает стабильное качество продукции.

3. Высокая степень автоматизации и простота эксплуатации

Современные декантерные центрифуги обычно оснащены системой управления на основе ПЛК, которая обеспечивает автоматическую регулировку и контроль таких параметров, как скорость вращения, дифференциальная скорость и скорость подачи. Операторам достаточно просто настраивать параметры с помощью сенсорного экрана, чтобы завершить весь процесс разделения, что сокращает ручное вмешательство и повышает эффективность производства и безопасность эксплуатации.

4. Высокая адаптивность и широкий спектр применения

Декантерные центрифуги позволяют регулировать такие параметры, как скорость барабана, дифференциальная скорость и скорость подачи, в соответствии с характеристиками различных ферментационных бульонов для молочнокислых бактерий (такими как вязкость, содержание твердых частиц и размер бактерий) для достижения наилучшего эффекта разделения. Кроме того, данное оборудование может использоваться для разделения других микроорганизмов (например, дрожжей и кишечной палочки) с широким спектром применения.

IV. Меры предосторожности

1. Выбор оборудования

Выберите подходящую модель декантерной центрифуги, исходя из характеристик ферментационного бульона для молочнокислых бактерий и производственных требований. К основным факторам, которые следует учитывать, относятся производительность, коэффициент разделения, диапазон регулировки дифференциальной скорости и материал барабана. Например, для высоковязких ферментационных бульонов следует выбирать центрифугу с большим диаметром барабана и более высокой скоростью вращения; для высококоррозионных ферментационных бульонов следует выбирать барабан из нержавеющей стали.

2. Оптимизация рабочих параметров

При использовании декантерной центрифуги для отделения молочнокислых бактерий необходимо оптимизировать рабочие параметры, чтобы обеспечить эффективность отделения и скорость восстановления бактерий. Например, слишком высокая скорость барабана может привести к разрушению клеток молочнокислых бактерий, что скажется на качестве продукта; слишком низкая скорость может привести к неэффективному отделению клеток молочнокислых бактерий. Дифференциальную скорость и скорость потока подачи также необходимо корректировать в соответствии с реальными условиями, чтобы избежать таких проблем, как засорение отверстия для выпуска шлака бактериальным шламом или неудовлетворительное качество отделения.

3. Техническое обслуживание и чистка оборудования

Регулярное техническое обслуживание и очистка декантерных центрифуг имеют решающее значение для обеспечения нормальной работы оборудования и качества продукции. Основные задачи технического обслуживания включают проверку износа таких компонентов, как барабан, шнек и подшипники, и своевременную замену поврежденных компонентов, а также очистку внутренних стенок барабана и лопастей шнекового конвейера от остатков бактериального шлама и загрязнений для предотвращения размножения бактерий и коррозии оборудования.

4. Защита бактериальной активности

Молочнокислые бактерии – микроорганизмы, чувствительные к воздействию окружающей среды. В процессе сепарации они легко подвергаются воздействию таких факторов, как температура, давление и сдвиговое усилие, что приводит к снижению их активности. Поэтому при использовании декантерной центрифуги для сепарации молочнокислых бактерий необходимо принимать соответствующие меры для защиты их активности. Например, поддерживайте температуру ферментационного бульона на уровне 4–10 °C, чтобы снизить повреждение бактерий сдвиговым усилием; используйте мягкие моющие растворы во время промывки, избегая использования высококонцентрированных солевых растворов или органических растворителей.

V. Тенденции развития

1. Интеллект и автоматизация

С развитием Индустрии 4.0 декантерные центрифуги станут более интеллектуальными и автоматизированными. Будущие декантерные центрифуги будут оснащены более совершенными датчиками и системами управления, которые смогут в режиме реального времени отслеживать характеристики ферментационного бульона (такие как вязкость, содержание твердых частиц и концентрация бактерий) и автоматически корректировать рабочие параметры для достижения наилучшего эффекта разделения. Кроме того, оборудование будет подключено к другому оборудованию производственной линии (например, бродильным чанам, фильтрам и сушилкам) для обеспечения автоматического контроля и управления производственным процессом.

2. Высокая эффективность и энергосбережение

Для повышения эффективности производства и снижения энергопотребления декантерные центрифуги будут совершенствоваться в сторону повышения эффективности и энергосбережения. Например, внедрение новых конструкций и материалов барабана позволяет повысить коэффициент разделения и скорость вращения барабана, тем самым повышая эффективность разделения; использование частотно-регулируемых двигателей и энергосберегающих систем управления позволяет снизить энергопотребление оборудования.

3. Многофункциональность

Декантерные центрифуги будущего будут использоваться не только для разделения твёрдой и жидкой фаз, но и включать в себя дополнительные функции, такие как бактериальная промывка, очистка и сушка. Например, внутри центрифуги можно организовать зоны промывки и сушки для реализации интеграции процессов разделения, промывки и сушки молочнокислых бактерий, что позволит сократить число производственных звеньев и инвестиции в оборудование.

4. Экология и охрана окружающей среды

С повышением уровня экологической сознательности производители декантерных центрифуг будут уделять больше внимания вопросам экологии и охраны окружающей среды. Например, использование экологически чистых смазочных материалов и уплотнительных материалов может снизить загрязнение окружающей среды, а контроль шума и вибрации, возникающих при работе оборудования, может улучшить условия труда.

В заключение следует отметить, что декантерные центрифуги имеют важное прикладное значение и широкие перспективы развития в области разделения молочнокислых бактерий. Благодаря постоянному развитию и инновациям технологий, декантерные центрифуги будут постоянно повышать эффективность разделения, снижать энергопотребление и повышать уровень автоматизации, обеспечивая более надежную и эффективную техническую поддержку промышленного производства молочнокислых бактерий.

• Год создания
  --
• тип бизнеса
  --
• Страна / регион
  --
• Основная промышленность
  --
• Основные продукты
  --
• Предприятие юридическое лицо
  --
• Общие сотрудники
  --
• Годовое выпускное значение
  --
• Экспортный рынок
  --
• Сотрудничает клиентов
  --