Kietosios suspenduotos dalelės neigiamai veikia visus sausumoje veikiančių{0}} pramoninių recirkuliacinių akvakultūros sistemų aspektus. Todėl kietųjų suspenduotų dalelių pašalinimas yra pagrindinis akvakultūros vandens valymo recirkuliacinis tikslas. Recirkuliacinėse akvakultūros sistemose dauguma dalelių masės yra mažesnės nei 100 mikrometrų. Dėl vandens turbulencijos, biologinio skilimo ir mechaninio maišymo greitai nepašalintos suspenduotos dalelės gali suskaidyti į smulkesnes suspenduotas daleles, paprastai mažesnes nei 30 mikrometrų. Esant tokioms sąlygoms, nuosėdų apdorojimas ir mechaninis filtravimas tampa neveiksmingi.
Putų frakcionavimas yra metodas, naudojamas smulkioms suspenduotoms dalelėms pašalinti. Tai apima oro patekimą į vandens telkinį, leidžiantį vandenyje esančioms paviršiaus aktyviosioms medžiagoms adsorbuotis ant mikroburbuliukų. Šie burbuliukai, nešantys adsorbuotą medžiagą, plūduriuodami iškyla į paviršių, sudarydami putas, taip pašalindami iš vandens ištirpusias ir suspenduotas medžiagas. Šiuo metu putų frakcionavimas yra pripažintas vienu iš pagrindinių procesų, skirtų veiksmingai pašalinti smulkias daleles recirkuliacinėse akvakultūros sistemose ir yra esminis šių sistemų komponentas.
I. Baltymų skimerio principas
1. Putų frakcionavimo principas
Baltymų skimeris pirmiausia veikia pagal putų frakcionavimo principą. Recirkuliacinėse akvakultūros sistemose kultivuojamų organizmų išskyrose, nesuvalgytuose pašaruose ir kt. yra daug organinių medžiagų. Baltymai ir kitos paviršinio aktyvumo medžiagos šioje organinėje medžiagoje turi amfifilinį pobūdį (ir hidrofilinį, ir lipofilinį). Kai į vandenį patenka daug mikroburbuliukų, šios paviršinio aktyvumo medžiagos adsorbuojasi ant burbuliukų paviršių. Burbulams kylant, burbuliukai su adsorbuotais baltymais ir kitomis medžiagomis vandens paviršiuje sudaro putų sluoksnį. Mažesnio tankio putplasčio sluoksnis lengvai atsiskiria nuo vandens telkinio, todėl iš vandens pasišalina baltymai ir kitos organinės medžiagos.
2. Fizikinis ir cheminis procesas
Žiūrint iš mikroskopinės perspektyvos, tarp burbuliukų ir vandens yra paviršiaus įtempimas. Kai burbulai kyla per vandenį, vandenyje esančios organinės molekulės, veikiamos paviršiaus įtempimo, agreguojasi burbulo paviršiaus link. Tai fizinės adsorbcijos procesas, lydimas tam tikrų cheminių pokyčių, tokių kaip organinių molekulių sąveika ir cheminės reakcijos su burbulo paviršiumi. Pavyzdžiui, kai kurios baltymų molekulės gali denatūruotis, todėl jos lengviau adsorbuojamos ant burbuliukų.
II. Baltymų skimerių vaidmuo recirkuliacinėje akvakultūroje
(I) Vandens valymas
1. Organinių medžiagų pašalinimas
Baltymų skimeriai efektyviai pašalina iš vandens organines medžiagas, įskaitant baltymus, riebalus, angliavandenius ir tt Jei šios organinės medžiagos kaupiasi vandenyje, jas skaidys mikroorganizmai, sunaudodami didelį kiekį ištirpusio deguonies ir gamindami kenksmingas medžiagas, tokias kaip amoniakinis azotas ir nitritai. Šių organinių medžiagų pašalinimas per baltymų skimerį sumažina vėlesnio biologinio filtravimo naštą ir sumažina kenksmingų medžiagų susidarymą vandenyje. Pavyzdžiui, be baltymų skimerio cheminis deguonies poreikis (CDS) vandenyje gali greitai pakilti virš 100 mg/l, o naudojant baltymų skimerį, COD galima kontroliuoti maždaug 30 - 50 mg/l.
2. Amoniakinio azoto gamybos mažinimas
Pašalindami azoto{0}}turinčias organines medžiagas, pvz., baltymus, baltymų skimeriai sumažina galimus amoniakinio azoto šaltinius vandenyje. Tai labai svarbu norint išlaikyti žemą amoniakinio azoto koncentraciją recirkuliacinėse akvakultūros sistemose, nes amoniakinis azotas yra labai toksiškas auginamiems organizmams.
(II) Vandens skaidrumo gerinimas
Pašalindami organines medžiagas, baltymų skimeriai taip pat pašalina kai kurias suspenduotas daleles, mažesnes nei 30 mikrometrų, taip pagerindami vandens skaidrumą, o tai naudinga auginamų organizmų augimui.
(III) Ligų perdavimo mažinimas
Patogenų vektorių pašalinimas: Organinės medžiagos ir suspenduotos dalelės vandenyje dažnai yra patogenų, tokių kaip bakterijos, virusai ir parazitai, nešiotojai. Pašalinus šiuos nešiklius, baltymų skimeris sumažina patogenų perdavimo vandenyje galimybę ir sumažina kultivuotų organizmų ligų infekcijos riziką.