Фильтрация

Фильтрация — это задержание взвешенных частиц сетчатым или пористым материалом. Обычно при фильтрации микроорганизмов используют фильтры, размер пор которых больше раз­мера микроорганизмов.

Наиболее часто используется ячейковый барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия с наружной поверхностью фильтрования. Схема работы такого фильтра представлена на рис. 21, а. Эти фильтры имеют высокую степень механизации и позволяют осуществлять фильтрование раз­личных суспензий с постоянной скоростью. Барабанные вакуум-фильтры представляют собой ба­рабан, погруженный в емкость, в которую непрерывно подается культуральная жидкость. Повер­хность барабана перфорирована и обтянута фильтрующей тканью (батист или другая синтетичес­кая ткань аналогичного типа).

Иногда при наличии в культуральной жидкости трудно отделяемых осадков с высокими удельными сопротивлениями в качестве фильтрующей поверхности используют намывной слой. Съем осадка на этих фильтрах производится специальным ножом. При каждом обороте барабана вместе с осадком удаляется часть намывного слоя и фильтрующая поверхность обновляется. Бара­бан вращается медленно с частотой 0,13-0,26 мин¹ и проходит последовательно зоны фильтрова­ния, подсушивания, промывания осадка, подсушивания и отдувки. Барабан разделен на секции с помощью неподвижной распределительной головки, состоящей из нескольких камер, которые соединены соответственно с вакуум-приемниками фильтрата и промывных вод, а также с линией сжатого воздуха.

Барабанные фильтры удобны для отделения не только биомассы продуцента, но и нераство­римых взвесей, которых сравнительно много в среде (выжимки, отруби, жмых, ростки и т. д.). К недостаткам фильтров этого типа можно отнести их сравнительно низкую производительность, громоздкость (отношение удельной поверхности фильтрования к объему фильтрата небольшая) и невозможность обеспечения асептических условий.

Реже используют рамные фильтр-прессы периодического действия с ручной выгрузкой осадка (рис. 21, б). С их помощью можно получать прозрачные фильтраты, но эти фильтры работают пе­риодически без регенерации фильтрующей поверхности. Так как шламовое пространство ограни­чено, а слой осадка к концу фильтрования достигает значительной толщины, то скорость фильтро­вания падает, несмотря на повышение рабочего давления. При заполнении шламового простран­ства осадком фильтр-пресс отключают, разбирают и промывают или меняют фильтрующее полот­но. Производительность фильтр-пресса много меньше, чем барабанного вакуум-фильтра, она

Рис. 21. Схема работы фильтров

а — барабанный вакуум-фильтр: 1 — барабан; 2 — секционированная поверхность барабана; 3 -- фильтрующая ткань; 4 — секционные продольные перегородки; 5 — нож; 6 — осушенный осадок; 7 - емкостъъ с культуральной жидкостью;

8 — сливная труба, соединенная со сборником культуральной жидкости; 9 — форсунки для промывания осадка; б — рамный фильтр-пресс: 1 — фильтрующая ткань или пластина; 2 — секция для исходной культуральной жидкости (шламовое пространство ); 3 — секция для сбора фильтрата культуральной жидкости; 4 отвод фильтрата;

5 — подвод культуральной жидкости

лимитируется содержанием осадка в фильтруемой жидкости и объемом рамного пространства фильтр-пресса. Процесс фильтрования в рамном фильтре ведется под давлением 0,6-0,4 МПа. Культуральная жидкость через отверстия в стенке рамы поступает во внутреннюю полость фильтрующего элемента, взвесь задерживается на фильтрующих поверхностях, а фильтрат прохо­дит через фильтрующую салфетку и стекает по канавкам в плитах в трубопровод.

Для отделения жидкостей от твердой фазы достаточно широко пользуются фильтрацией на ва­куум-фильтрах различных форм и конструкций, их часто называют нутч-фильтрами. Это емкости с перфорированной перегородкой, на которую помещают фильтрующую ткань или массу. Нижняя часть фильтра герметична и присоединена к вакуумной коммуникации. Для экономии площади фильтры могут быть оформлены в компактные батареи.

' Фильтрацию ведут через суконную ткань, поверхность которой должна быть достаточно вели­кої так как использование вакуума влечет за собой уплотнение осадков и снижение скорости фильтрации через все увеличивающийся слой осадка.

■ ■ Для улучшения фильтрации часто используют добавки нерастворимых пористых веществ (ки­зельгур, бентонит, гидроокись кремния), но иногда эти пористые наполнители являются сорбента­ми БАВ, что снижает содержание БАВ и увеличивает потери на этой стадии.

В процессе очистки культуральной жидкости от нерастворимой взвеси можно добиться более полного удаления балластных сопутствующих веществ, если перед фильтрацией или центрифуги­рованием осадить слизевые вещества и неактивные белки, например, подщелочив pH до 8,0-9,0.

-Довольно широко применяемые фильтрация и прессование малопроизводительны по сравне­нию с центрифугированием и сепарированием.

3.2.3.