177363. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes fermentációs levek folyamatos elválasztására szénhidrogén tartalmú biomassza-szuszpenziókból
3 177363 4 Az emulziót megszüntető hatású anyagok alkalmazása mellett a finom eloszlású levegő bevitelével k'váltott flotációs hatások kihasználása is ismeretes. Mindezen eljárásoknak azonban az a hátrányuk, hogy ipari alkalmazás esetén járulékos segédanyagráfordítást vagy flotáló berendezéseket igényelnek. A flotálásnál ezenkívül még az a veszély is fennáll, hogy a szuszpenzió a finoman eloszlatott levegő folytán hab tulajdonságokat vesz fel, és ezáltal technikailag nehezen kezelhetővé válik. Azt a célt tűztük ki, hogy a dekantálás keretei között költséges segédanyagok és energia alkalmazása nélkül olyan fázis szétválasztást valósítunk meg, hogy a szeparációs fokozatban az ezt követő elválasztás nagyobb termékáramok mozgatása és további segédanyag hozzáadása nélkül változatlan minőségben történhessen meg. A fenti célkitűzésből az a technikai feladat adódott, hogy a dekantálás specifikus kialakításával a biomassza többi fázistól való elválasztását megkönnyítsük. Meglepő módon azt találtuk, hogy a szuszpenzió stabilitásának intenzív befolyásolását érhetjük el, ha együtt használjuk ki a szuszpenzió szerkezeti sajátságait és a falhatásokat, különösen a víz és a szénhidrogének közötti, csaknem az összes szokásos szerkezeti anyaggal szemben megnyilvánuló eltérő nedvesítő viselkedést. Ha ezt célzottan kihasználjuk, akkor a vizes fermentációs lé szuszpenzióból történő kiválásának jelentős javulását érjük el. Ezek a szuszpenziók mikroszkopikusan egy csaknem folyamatos víz fázisból állnak, amelyben különböző nagyságú szénhidrogén cseppecskék és levegő buborékok vannak finoman eloszlatva. A találmány tárgya tehát eljárás vizes fermentációs lé folyamatos elválasztására szénnidrogén-tartalmú biomassza-szusz penziókból dekantálás útján. Az eljárásra jellemző, hogy a dekantálást fémből vagy szintetikus szerkezeti anyagokból álló lemezek, sziták, nyereg idomok, Raschig-gyűrűk vagy esztergaforgács alakjában jelenlevő kontakt felületeken, legfeljebb 10 cm3 szuszpenzió/cm2 kontaktfelület • óra felületi terhelés mellett és a szuszpenziót 0,5-10 cm/perc sebességgel áramoltatva hajtjuk végre. A dekantálás fokozására alkalmazott alaktestek szerkezeti anyaga az eljárás szempontjából közómoös. Az alaktestek készülhetnek például fémből vagy műanyagból. A mikroorganizmusok, például az élesztősejtek, túlnyomó részt a szénhidrogén cseppecskékre tapadnak. Gyakran megfigyelhetők olajcseppecskékből és mikroorganizmus sejtekből álló pehelyszerű tömörülések is. Emellett ismét mz zárványok láthatók. A szuszpenzió mikroszerkezete ennek következtében nagyon inhomogén, különösen az a sűrűségviszonyok tekintetében. A pelyheknek nagy szénhidrogén tartalmuk folytán kisebb sűrűségük van, mint az őket körülvevő vizesiazisnak. Ha például egy olyan fermentációs keveréket, amelyet 20% 220-380 °C forráspont tartományú kőolajdesztillátumon és vizes kultúrfolyadékon Candida Guilliermondii alkalmazásával fermentáltunk, nyereg idomokkal töltött főzőpohárba öntünk, akkor a keverék mintegy 5 percen belül mintegy 50 térfogatszázalék vizes fázisra és mintegy 50 térfogatszázalék biomassza szuszpenzióra válik szét. További 10 perc alatt nem változnak a térfogat viszonyok, azaz nem következik be további jelentős vízkiválás. Megfigyelhetünk azonban lapos, lassan növekvő vízzárványokat a szuszpenzión belül, amelyek azonban a szuszpenzióból nem távoznak lefelé. Ha most az edény fenekén levő csövön át lassan vizet engedünk az edénybe úgy, hogy a biomassza szuszpenzió felfelé vándoroljon, akkoi megfigyelhetjük, hogy az áramlás alatt a lapos v - ok a nyereg idomok vagy az edény falával c -be kerülve lassan golyó alakot vesznek fel ti . ’hlyednek. Ha ugyanezt a Kísérletet nyereg idomok nélkül megismételjük, akkor láthatjuk, hogy a lapos vízzárványokat a szuszpenzió nagy részt felfelé magával viszi. További szisztematikus munkával azt találtuk, hogy a fermentációs lé elválasztási fokát döntően a falfelület és a dekantáló cd én, térfogata arányával és a szuszpenzió térfogata";■--nvrd befő lyásolhatjuk. Akkor értük el a legnagyobb eiváiasz.ási fokot, amikor az edényben lemezek, sziták, nyereg idomok, Raschig-gyűrűk vagy esztergaforgács alkalmazásával járulékos kontaktfelületeket hoztunk létre. A határfe!ület;n lejátszódó folyamatok nyilvánvalóan komplex természetűek, és bizonyára a monomolekuláris rétegeiében adstvubeálódott szénhidrogéneknek vagy a miieróbák anyagcseretermékei nek is szerepük van. Mindezek azonban együttesen a fermentációs lé elválásának mintegy a kétszeresére történő megnövekedéseuen nyilvánulnak meg ugyanolyan körülmények kozott, miként ezt a következő kiviteli példákban még szemléltetni fogjuk. Az elválási fox megnövekedése mellett azt is megfigyeltük, hogy .. járulékos kontaktfelületekkel ellátott dekantáló edényen történő átfolyás után a szuszpenzióban lényegesen megnőtt a nagy szénhidrogén cseppek részaránya, ami bizonyára szintén »kedvezően befolyásolja a víz kiválását a szuszpenzióból. A vizsgálatok során általában az ilyen folyamatokra jellemző mintegy 0,2-10 ci i/perc nagyságú szuszoenzió áramlási sebességekkel dolgoztunk a dekantáló edéiiv'-en. Nagyobb áramlási sebességek alapvetően negativ irányban befolyásolják a folyamatot, mme! a'kor a cseppek esési sebességét a szuszpenzióban túlléphetjük. Kisebb sebességek alkalmazásának az a következménye, hogy az edénynek aránytalanul nagynak kell lennie. Be keli azonban látnunk, hogy ilyen kis áramlási sebességeknél alig lép fel a tejszínszerű szuszpenzió belső szerkezetének zavarása. Ha viszont keveréssel kíséreljük meg a zavarást előidézni, akkor sem érünk el kedvező hatást, mivel a keveréssel a víz-agglomerátumokat ismét szétoszlatjuk. Kiviteli példák A következő táblázatban egy 1,1 m3-es, különböző belső töltettel ellátott dekantáló cella folyamatos üzemére adunk meg kiviteli példákat. A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
