Технология и аппаратура флотации. Применение флотации в производстве кормовых дрожжей

Основные понятия
Флотация (франц. flottation, от flotter – плавать) – процесс разделения мелких твердых частиц, основанный на различии их в смачиваемости водой.

Области применения
Флотация наиболее известна как один из методов обогащения полезных ископаемых, но также она применяется:
для очистки воды от органических веществ и твердых взвесей;
для разделения смесей;
для ускорения отстаивания в разных отраслях промышленности;

Области применения
В микробиологической промышленности наиболее интересна как метод выделения и концентрирования микроорганизмов.

История
В развитии теории флотации важную роль сыграли: положение процесса смачивания и положение о гидрофильности и гидрофобности.

История
Гурвич Л.Г.
Громека И.С.

Методы флотации
Различают несколько видов флотации:
масляная флотация;
пленочная флотация;
пенная флотация;
электрофлотация; ионная флотация;
флотация твердой стенкой.

Масляная флотация
Сущность метода: в процессе масляной флотации частицы минерала, смачиваемые маслом, прилипают к его капелькам и выносятся наверх, тогда как частицы, смачиваемые водой, остаются в пульпе.
В начале XX-го века так получали концентраты из графитовых и марганцевых руд.

Пленочная флотация
При пленочной флотации минеральные частицы тонким слоем наносятся на движущуюся поверхность воды. Частицы, хорошо смачиваемые водой, тонут, а другие, хуже смачиваемые, остаются на поверхности воды и собираются.
Пленочная флотация не имела широкого практического применения, но стала прообразом пенной флотации.

Пенная флотация
При пенной флотации минеральные частицы определенного состава, обработанные реагентами, прилипают к пузырькам воздуха, поднимающимся в водной суспензии данного минерала. Прилипающие частицы уносятся в поверхностный слой пульпы, а частицы другого состава остаются в пульпе.

Пенная флотация
Для образования пузырьков предлагаются различные методы:
образование углекислого газа за счет химической реакции;
выделение газа из раствора при пониженном давлении – вакуумная флотация;
энергичное перемешивание пульпы – механическая флотация;
пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия – пневматическая флотация.

Пенная флотация

Электрофлотация
Электрофлотация – перспективный метод, применяемый как в химической, так и микробиологической промышленности.
Сущность метода: всплытие на поверхность жидкости дисперсных загрязнений осуществляется за счет выделения электролитических газов и флотационного эффекта. Тонкодисперсные пузырьки получают при электролитическом разложении воды с образованием водород на катоде и кислорода на аноде.

Электрофлотация
Схемы электрофлотаторов: 1 - камера, 2 и 3 - электроды, 4 - ввод культуральной жидкости, 5 - вывод отработанной жидкости, 6 - отвод концентрата, 7 - пеносъемник

Флотация твердой стенкой
При данном методе в пульпу вводится твердая поверхность, обработанная специальными реагентами, к которой избирательно прилипают частицы определенного минерального состава, тогда как другие частицы остаются в пульпе.
Идеей создания такого метода флотации послужил серьезный побочный процесс во флотационных машинах – осаждение гидрофобных частиц на стенках и особенно деревянных деталях.

Флотационные реагенты
В соответствии с назначением и механизмом действия реагенты делятся на:
собиратели (коллекторы);
пенообразователи;
депрессоры;
активаторы;
регуляторы среды.

Собиратели
Собиратели предназначены для повышения гидрофобности минералов.
Молекулы собирателя состоят из двух частей – углеводородной (неполярной) и карбоксильной или аминогруппы (полярной).

Пенообразователи
Пенообразователи предназначены для диспергирования и стабилизации воздушных пузырьков. Кроме того, они снижают их коалесценцию.
Характерные представители пенообразователей – спирты, имеющие гетерополярную структуру молекулы типа R-OH.

Кормовые дрожжи
Кормовые дрожжи – биомасса дрожжей на основе растительных и нерастительных субстратов, применяемая в корм сельскохозяйственным животным, птицам и рыбам.

Флотация в производстве дрожжей
Обязательным условием флотации дрожжевых культур является достаточность их флотирующей способности, которая напрямую зависит от физиологического состояния клеток, а также
расы дрожжей;
размера клеток;
наличия конгломератов.

Флотация в производстве дрожжей
Наиболее простой конструкцией пенного флотационного аппарата обладает типовой одноступенчатый флотатор.

Флотация в производстве дрожжей
Одноступенчатая флотация имеет существенный недостаток – не позволяет получать концентрированные дрожжи с минимальными потерями. Более эффективной является двухступенчатая флотация кормовых дрожжей.

Заключение
В заключении хотелось бы отметить, что флотация – является не только одним из основных методов обогащения руд и минералов, но и применяется как метод выделения и концентрирования в микробиологической промышленности. Для биотехнологических производств наиболее широкое распространение получили пенная флотация и электрофлотация.