Čvrste lebdeće čestice nepovoljno utječu na sve aspekte-zemaljskih industrijaliziranih recirkulacijskih sustava akvakulture. Stoga je uklanjanje krutih suspendiranih čestica primarni cilj obrade recirkulirane vode iz akvakulture. U recirkulacijskim sustavima akvakulture većina čestica po masi je manja od 100 mikrometara. Zbog turbulencije vode, biorazgradnje i mehaničkog miješanja, suspendirane čestice koje se ne uklone odmah mogu se razgraditi na finije suspendirane čestice, obično manje od 30 mikrometara. U tim uvjetima tretman taloženjem i mehanička filtracija postaju neučinkoviti.
Frakcioniranje pjene je tehnika koja se koristi za uklanjanje finih suspendiranih čestica. Uključuje uvođenje zraka u vodeno tijelo, omogućujući površinski aktivnim tvarima u vodi da se adsorbiraju na mikromjehuriće. Ovi mjehurići, noseći adsorbirani materijal, uzgonom se dižu na površinu stvarajući pjenu, čime uklanjaju otopljene i suspendirane tvari iz vode. Trenutačno je frakcioniranje pjene prepoznato kao jedan od primarnih procesa za učinkovito uklanjanje finih čestica u recirkulacijskim sustavima akvakulture i ključna je komponenta ovih sustava.
I. Princip skimera proteina
1. Princip frakcioniranja pjene
Skimer proteina prvenstveno radi na principu frakcioniranja pjene. U recirkulirajućim sustavima akvakulture, izlučevine uzgojenih organizama, nepojedena hrana itd. sadrže velike količine organske tvari. Proteini i drugi surfaktanti unutar ove organske tvari posjeduju amfifilnu prirodu (i hidrofilnu i lipofilnu). Kada se u vodu unese veliki broj mikromjehurića, te se površinski aktivne tvari adsorbiraju na površine mjehurića. Kako se mjehurići dižu, mjehurići s adsorbiranim proteinima i drugim tvarima stvaraju sloj pjene na površini vode. Sloj pjene, koji ima nižu gustoću, lako se odvaja od vodenog tijela, uklanjajući tako proteine i druge organske tvari iz vode.
2. Fizikalno-kemijski proces
Iz mikroskopske perspektive, površinska napetost postoji između mjehurića i vode. Kako se mjehurići dižu kroz vodu, organske molekule u vodi se skupljaju prema površini mjehurića pod utjecajem površinske napetosti. Ovo je fizički proces adsorpcije, praćen nekim kemijskim promjenama, kao što su interakcije između organskih molekula i kemijske reakcije s površinom mjehurića. Na primjer, neke proteinske molekule mogu biti podvrgnute denaturaciji, što ih čini lakšim za adsorpciju na mjehuriće.
II. Uloga skimera proteina u recirkulirajućoj akvakulturi
(I) Pročišćavanje vode
1. Uklanjanje organske tvari
Proteinski skimeri učinkovito uklanjaju organske tvari iz vode, uključujući proteine, masti, ugljikohidrate itd. Ako se te organske tvari nakupljaju u vodi, mikroorganizmi će ih razgraditi, trošeći velike količine otopljenog kisika i proizvodeći štetne tvari kao što su amonijačni dušik i nitrit. Uklanjanje ovih organskih tvari pomoću skimmera za proteine smanjuje opterećenje naknadne biološke filtracije i smanjuje proizvodnju štetnih tvari u vodi. Na primjer, bez skimmera za proteine, kemijska potrošnja kisika (COD) u vodi može brzo porasti iznad 100 mg/L, dok se s skimmerom za proteine, COD može kontrolirati oko 30 - 50 mg/L.
2. Smanjenje proizvodnje amonijačnog dušika
Uklanjanjem organske tvari -koja sadrži dušik poput proteina, skimeri za proteine smanjuju potencijalne izvore amonijačnog dušika u vodi. To je ključno za održavanje niskih koncentracija dušika u amonijaku u recirkulacijskim sustavima akvakulture, jer je dušik u amonijaku vrlo toksičan za uzgojene organizme.
(II) Poboljšanje bistrine vode
Dok uklanjaju organsku tvar, proteinski skimmeri također uklanjaju neke suspendirane čestice manje od 30 mikrometara, čime se poboljšava prozirnost vode, što pogoduje rastu uzgojenih organizama.
(III) Smanjenje prijenosa bolesti
Uklanjanje vektora patogena: Organske tvari i suspendirane čestice u vodi često služe kao prijenosnici patogena, kao što su bakterije, virusi i paraziti. Uklanjanjem ovih nosača, proteinski skimmer smanjuje mogućnost prijenosa patogena unutar vode, smanjujući rizik od infekcije bolešću u uzgojenim organizmima.