Antispumuri - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect
Termeni asociați:
- Ingineria energetică
- Viscozitate
- Proteină
- Siliconi
- Dispersanti
- Saturația aerului
- Bioreactoare
- Fermentator
- Transfer de oxigen
Descărcați în format PDF
Despre această pagină
Spălarea pulpei
15.6 Utilizarea aditivilor/ajutoarelor de procesare
Spumante
Acțiunea Defoamers
La vâscozitate mare în vrac, scăderea tensiunii superficiale nu este relevantă pentru mecanismul de stabilizare a spumelor, dar pentru toate celelalte mecanisme de stabilizare a spumei este esențială o schimbare a proprietăților suprafeței. Un agent de spumare va modifica proprietățile de suprafață ale unei spume la activare. Majoritatea antispumante au o tensiune superficială cuprinsă între 20 - 30 m Nm - 1. Tensiunile de suprafață ale unor spumante sunt prezentate în Tabelul 13.1 .
Tabelul 13.1. Tensiunea la suprafață a unor spumante
| Poli (oxipropilenă) 3 kDa | 31.2 |
| Poli (dimetilsiloxan) 3,9 kDa | 20.2 |
| Ulei mineral | 28,8 |
| Ulei de porumb | 33.4 |
| Ulei de arahide | 35,5 |
| Fosfat de tributil | 25.1 |
Au fost propuse două mecanisme antispumă aferente pentru tensiuni superficiale scăzute ale anumitor formulări antispumante:
Antiespumantul este dispersat în picături fine în lichid. Din picături, moleculele pot pătrunde pe suprafața spumei. Tensiunile create de această răspândire duc la eventuala ruptură a filmului.
Alternativ, se sugerează că moleculele vor forma un monostrat mai degrabă decât răspândirea. Monostratul are mai puțină coerență decât monostratul original pe film și provoacă o destabilizare a filmului.
Coeficient de răspândire
Coeficientul de răspândire este definit ca diferența dintre tensiunea superficială a mediului de spumare σ f, tensiunea superficială a antispumantului σ d și tensiunea interfațială a ambelor materiale σ df
Se poate observa cu ușurință că coeficientul de răspândire S devine din ce în ce mai pozitiv pe măsură ce tensiunea superficială a spumantului devine mai mică. Aceasta indică tendința termodinamică de spumare.
Afirmațiile de mai sus sunt adecvate pentru spumante lichide care sunt insolubile în vrac. Cu toate acestea, experiența a dovedit că anumite solide hidrofobe dispersate pot spori foarte mult eficacitatea spumării. S-a stabilit o corelație puternică între eficacitatea unui antiespumant și unghiul de contact pentru siliciu tratat cu silicon din hidrocarburi. Se crede că procesul de degajare a silicei hidrofobe determină prăbușirea unei spume prin șocul mecanic direct care se produce prin acest proces.
Medii pentru fermentații industriale
Uleiuri și grăsimi
Stowell, 1987 a raportat rezultatele unui proces antibiotic Pfizer operat cu o gamă de uleiuri și grăsimi la scară de laborator. Pe o bază pur tehnică, trioleatul de glicerol a fost cel mai potrivit substrat. Cu toate acestea, în Regatul Unit, când sunt luați în considerare atât factorii tehnici, cât și cei economici, uleiul de soia sau uleiul de rapiță sunt substraturile preferate Papapanagiotou, Quinn, Molitor, Nienow și Hewitt (2005) au investigat utilizarea unei microemulsii a uleiului de rapiță pentru producerea de oxitetraciclină. de Streptomyces rimosus. S-a produs mai multă biomasă, utilizarea petrolului a crescut de trei ori și a crescut producția de oxitetraciclină. Se știe că trioleatul de glicerol este utilizat în unele fermentații în care puritatea substratului este un aspect important. Oleatul de metil a fost utilizat ca unic substrat de carbon în producția de cefalosporină (Pan, Speth, McKillip și Nash, 1982). Junker, Mann, Gailliot, Byrne și Wilson (1998) raportează utilizarea cu succes a uleiului de soia (cu adaos de sulfat de amoniu) în producția de metaboliți secundari de către Streptomyces hygroscopicus.
Spumare cu ultrasunete și dezaburire în procesarea alimentelor și alte aplicații
J.A. Gallego-Juárez,. A. Cardoni, în Power Ultrasonics, 2015
26.3 Metode convenționale pentru controlul spumei
Metodele fizice convenționale pentru spumare includ spărgători de spumă termică, electrică și mecanică. Metodele termice constau în încălzirea și răcirea spumei, producând expansiunea și comprimarea bulelor care duc la distrugerea lor. Cu toate acestea, aplicarea metodelor termice în instalațiile industriale a fost foarte limitată din cauza dificultăților practice, a consumului de energie și a efectelor temperaturilor ridicate asupra produsului. Metodele electrice se bazează pe acțiunea diferită a forțelor create de un curent electric asupra lichidului și gazului atunci când trec prin spumă. Cu toate acestea, mecanismul exact al acestei acțiuni nu este bine cunoscut. În plus, această metodă a fost greu utilizată în practică.
Metodele mecanice au o utilizare mai mare și mai răspândită. Există un număr mare de sisteme mecanice de spumă de rupere proiectate în conformitate cu cerințele specifice. Dispozitivele de spumare mecanice prăbușesc bulele de spumă prin șocuri mecanice produse de forțe centrifuge, compresive, de impact sau forfecare, aspirație sau schimbări de presiune. Cele mai utilizate sisteme mecanice includ dispozitive rotative, cicloni, fluxuri de jet de lichid sau aer și camere de vid. Cu toate acestea, doar un număr limitat de sisteme mecanice sunt utilizate în instalațiile industriale, aparent deoarece nu oferă întotdeauna avantaje economice, în special în comparație cu substanțele antispumante chimice și pot fi, de asemenea, o sursă potențială de contaminare, în funcție de fezabilitatea lor în condiții sterile. . În plus, proiectarea și fabricarea sistemelor sunt costisitoare și complicate, iar pentru unitățile mai mari apar frecvent probleme semnificative de extindere. În general, sistemele mecanice sunt eficiente pentru spumele grosiere (Deshpande și Barigou, 2000; Viesturs și colab., 1982).
Amestecarea
8.12.2 Puncte de alimentare
Probleme severe de amestecare pot apărea la fermentatorii la scară industrială atunci când materialul este introdus în vas în timpul funcționării. Agenții concentrati de acid sau alcali și antispumante sunt adesea pompate automat în bulion pentru controlul pH-ului și spumei; fermentatoarele acționate cu flux continuu sau în regim alimentat-lot au, de asemenea, mediu proaspăt și substanțe nutritive adăugate în timpul culturii. Dacă amestecarea și distribuția în vrac sunt lente, în apropierea punctului de alimentare se dezvoltă concentrații locale foarte mari de material adăugat. Această problemă a fost observată în multe tipuri de cultură, dar este deosebit de acută în timpul producției la scară largă de proteină monocelulară din metanol. Deoarece nivelurile ridicate de metanol sunt toxice pentru celule, randamentele de biomasă scad semnificativ atunci când amestecarea materiei prime în bulion este lentă. Astfel de probleme pot fi atenuate prin instalarea mai multor puncte de injecție pentru a ajuta la distribuirea substratului în vas. Este mult mai puțin costisitor să faceți acest lucru decât să măriți viteza agitatorului și puterea de intrare.