Все краны и вентили установлены таким образом, что любой диффузор можно отключить от батареи, не нарушая режима ее работы.

На крышке диффузоров установлен воздушный кран, который одновременно служит пробоотборником при передаче вытяжки из одного диффузора в другой.

Внутри верхней цилиндрической части диффузоров на расстоянии 150 – 200 мм от переливного штуцера располагается двойная сетка с ребрами жесткости.

Нижняя сетка имеет отверстия-ячейки размерами от 10 до 15 мм, а верхняя от 0,25 до 0,5 мм.

После загрузки культуры в диффузор сетки устанавливаются по периметру цилиндрической части аппарата.

Все диффузоры установлены последовательно и экстрагирующая жидкость из верхней части предыдущего диффузора перетекает в нижнюю часть последующего и т.д.

3) Одними из основных видов экстракторов являются шнековый вертикальный экстрактор, экстрактор роторного типа и двухшнековый горизонтальный экстрактор непрерывного действия.

Шнековый вертикальный экстрактор ЭТШВ-600 применяется для экстрагирования ферментов, аминокислот и др. веществ из твердых материалов. Экстрактор смонтирован на раме, изготовленной из металлопроката.

Внутри рамы установлены три колонны:

- загрузочно-спускная;

- поперечно-горизонтальная;

- и подъемно-разгрузочная.

Внутри каждой из колонн расположены перфорированные шнеки. Каждый шнек имеет свой индивидуальный привод.

Привод позволяет плавно регулировать частоту вращения шнеков от 0,25 до 2 об/мин. Это позволяет оптимизировать режим экстракции.

Загрузочно-спускное устройство состоит из соединенных между собой цилиндрических обечаек внутренним диаметром 600 мм.

Длина экстракционной зоны составляет 10 м, а общая высота – 12 м.

Экстрактор роторного типа предназначен для непрерывного экстрагирования ферментов из культур грибов и бактерий.

Для данного экстрактора характерны следующие свойства:

- экстрактор состоит из корпуса выполненного в виде неподвижного герметичного вертикального цилиндра;

- внутри корпуса установлен вращающийся относительно вертикальной оси ротор, разделенный радиальными перегородками на 16 – 20 отсеков;

- каждый отсек имеет ситовое днище глубиной 0,23 – 0,26 м, на днище которого через дозатор подается измельченная культура гриба;

- при медленном вращении отсеки последовательно проходят четыре участка;

- на первом участке происходит обработка культуры водой; после этого водная вытяжка с помощью вакуум-насоса через фильтр подается в отдельно установленный первый приемник;

- из первого приемника водная вытяжка насосом направляется во второй сектор, где производится экстрагирование свежей культуры гриба;

- далее она отфильтровывается во второй приемник;

- эти же операции повторяются в третьем и четвертом секторах.

Двухшнековый горизонтальный экстрактор непрерывного действия представляет собой наклонный желоб, внутри которого расположены два шнека с теплообменными рубашками и системой насосов.

Над экстрактором установлен дозатор для подачи продукта в нижнюю часть желоба.

С другого конца экстрактора дозирующим насосом через теплообменник в верхний конец желоба подают растворитель.

Экстракт через самоочищающийся фильтр выгружается в нижнем конце желоба.

Процесс экстрагирования осуществляется двухступенчато и противоточно. Такой способ контакта твердой и жидкой фаз обеспечивает наиболее эффективную экстракцию. Продолжительность экстрагирования регулируется скоростью вращения шнека получающего вращение от привода.

4) Прессы, используемые в биотехнологии, делятся на две группы:

- механические прессы периодического действия;

- и прессы непрерывного действия.

Большее распространение получили прессы второй группы. Их используют:

- для отжима свекловичной мезги;

- биошрота;

- солодовых ростков и т.д.

Рис. 6.3. Схема пресса Т1-ВПО-10 1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - транспортирующий шнек; 4 - прессующий шнек; 5 - цилиндр; 6 - регулировочный конус; 7 - гидрорегулятор.

Для пресса Т1-ВПО-10 характерны следующие свойства:

- Рабочий орган пресса состоит, из двух шнековых валов,

- Рабочая камера пресса выполнена в виде перфорированного цилиндра.

- Шнековые валы получают вращение от привода, состоящего из электродвигателя 1 и редуктора 2.

- Оба шнековых вала расположены на одной оси и вращаются в двух взаимно противоположных направлениях.

- Первый шнек называется транспортирующим. Он расположен частично под бункером и в перфорированном цилиндре.

- Второй шнек расположен на одной оси с первым и называется прессующим.

- Для того чтобы мезга двигалась в одном направлении, на одном шнеке имеется правая нарезка, а на другом левая.

- Прессующий шнек закреплен на валу, диаметр которого увеличивается по мере приближения к выходу.

- Цилиндр покрыт перфорацией, т.е. мелким отверстиями диаметром до 2 мм. Общая площадь всех отверстий составляет порядка 5 – 8 % от всей площади цилиндра.

- Для того чтобы мезга двигалась в осевом направлении, вдоль цилиндра прорезаны продольные пазы.

- На выходе шнекового вала установлен регулировочный конус. Степень прессования мезги зависит от величины кольцевого зазора между конусом и цилиндром.

- Осевые нагрузки воспринимаются кронштейном, к которому прикреплен т.н. гидравлический регулятор.

- Фильтрат (жидкая фаза) отжатый из мезги через отверстия в цилиндре выводится в сборную емкость.

- По экспериментальным данным, влажность отжатой свекловичной мезги составляет 70 – 75 %.

5) Фильтры - это аппараты, в которых разделение происходит путем пропуска жидкостей через перегородки в виде:

- тканых материалов; - металлической сетки; - картона;

- пористой керамики; - зернистого слоя песка и т.д.

По структуре рабочего цикла эти аппараты делятся:

- на фильтры периодического действия;

- и фильтры непрерывного действия.

К фильтрам периодического действия относятся:

А) Фильтры, работающие под давлением столба жидкости, а именно,

- гравитационные с зернистым слоем; - листовые; - мешочные

- и фильтрационные чаны.

Б) Вакуум-фильтры (нутч-фильтры).

К фильтрам непрерывного действия относятся:

А) Фильтры, работающие под вакуумом, а именно,

- барабанные; - дисковые; - и ленточные.

Б) Фильтры, работающие под давлением, а именно,

- барабанные.

Принципиальная схема работы любого фильтра очень проста. Неоднородная жидкость (суспензия) подается на пористую перегородку.

В результате:

- жидкая фаза проходит через перегородку

- твердая же фаза задерживается на перегородке в виде уплотненного слоя осадка.

В биотехнологии фильтрационные аппараты используются:

- для отделения биомассы от культуральной жидкости;

- осветления растворов, содержащих биологически активные вещества (БАВ);

- для стерилизационного фильтрования;

- для отделения осажденных из растворов БАВ.

Наиболее эффективными для биотехнологии являются т.н.:

· барабанные фильтр-прессы

· и ленточные фильтры непрерывного действия.

Основным рабочим органом барабанного фильтр-пресса является горизонтально установленный вращающийся барабан. Барабан разделен на несколько секций. Секции за один оборот барабана проходят четыре зоны. Секции барабана покрыты листовым материалом, на которые натянута фильтровальная ткань – бельтинг. Частота вращения барабана может плавно меняться от 0,13 до 3,0 об/мин. Барабан вращается в специальных цапфах установленных на подшипниках.

Под барабаном установлен поддон с переливным желобом и качающейся мешалкой.

Основное отличие ленточного вакуум-фильтра заключается в том, что он обладает активной горизонтальной фильтрующей поверхностью, на которой может образовываться осадок высотой до 120 мм.

При этом тяжелые твердые частицы осадка оседают ближе к фильтрующей ткани, а более легкие – вверху слоя и не закупоривают поры фильтрующей ткани.

Ленточный вакуум-фильтр состоит:

- из горизонтального стола с приводными и натяжными барабанами с бесконечной рифленой резинотканевой ленты;

- привода вакуумных камер;

- устройства для промывания ленты, подсушки и съема осадка;

- и приемного бункера для осадка.

Лента фильтра выполнена из тканевых прокладок с резиновыми прослойками и с обеих сторон обложена резиной.

На ее поверхности имеются поперечные и продольные углубления.

При перемещении ленты с натяжного барабана на горизонтальную плоскость стола борта ленты отгибаются в виде желоба.

Для этого горизонтальная плоскость стола снабжена соответствующими направляющими.

6) Флотация используется в основном в многотоннажном дрожжевом производстве для концентрирования дрожжей, а также для очистки сточных вод.

Флотацией называется процесс выделения мелких твердых частиц входящих в состав суспензий, основанный на их способности прилипать к пузырькам воздуха и подниматься вверх, т.е. всплывать, концентрируясь в виде пены.

При всплытии воздушных пузырьков образуется смешанный пенный слой, состоящий из содержащих дрожжи пузырьков воздуха и небольшого количества культуральной жидкости.

В нижней части флотатора остается обедненная культуральная жидкость. В верхней части – концентрация дрожжей в 4 – 6 раз больше чем в исходной культуральной жидкости.

Использование флотаторов в биотехнологии позволяет:

- сократить количество сепараторов;

- значительно снизить общие энергетические затраты на производство;

- и обеспечить непрерывность технологического процесса.

Коэффициентом флотации называется отношение концентрации биомассы в суспензии выходящей из флотатора к концентрации биомассы в исходной суспензии.

К = с_В/с_и

В производственных условиях коэффициент флотации равен обычно 4 – 6. Увеличение его свидетельствует о снижении производительности аппарата.

Дрожжевые флотаторы классифицируются:

А) По способу насыщения воздухом.

Б) По конструкции аппарата.

По способу насыщения дрожжевые флотаторы делятся на три группы:

- аппараты, в которых исходная культуральная жидкость перед флотацией насыщается воздухом под избыточным давлением около 0,7 МПа до образования пузырьков диаметром 0,01 – 0,1 мм;

- аппараты, в которые с помощью вспомогательных устройств подается диспергированный воздух диаметром до 1,0 мм;

- к третьей же группе относятся т.н. электрофлотаторы в которых на электродах помещенных в культуральной жидкости образуется кислород и водород в виде мелких пузырьков диаметром до 0,05 мм.

Это наиболее эффективные аппараты, но и в то же время взрывоопасные и требующие особых мер безопасности.

По конструкции дрожжевые флотаторы подразделяются на:

- горизонтальные конические флотаторы;

- вертикальные цилиндрические флотаторы;

- флотаторы одноступенчатые с внутренним стаканом;

- двухступенчатые флотаторы.

Помимо дрожжевых в биотехнологии используются также флотаторы для очистки сточных вод.

Для этих целей используются:

- механические;

- и пневмомеханические флотаторы;

- а также пневматические флотационные установки.