Protein süzücü

Protein Skimmer veya Köpük Ayırıcı daha çok tuzlu su akvaryumlarındaki organik bileşikleri azotlu atıklara parçalanmadan önce sudan ayırmaya yarayan bir cihazdır. Protein süzmek sadece bir çeşit filtrasyon işlemidir, amacı parçalanmaya başlamadan önce organik bileşikleri uzaklaştırmak, biyolojik filtredeki yükü azaltmak ve suyun indirgenme potansiyelini iyileştirmektir. Her ne kadar köpük ayrıştırma akvaryumdan atıkların uzaklaştırılması olarak bilinse de, gerçekte atık su akıntılarında büyük çaptaki kontaminantların uzaklaştırılmasında ve biyomoleküllerin çözeltilerinin zenginleştirilmesinde kullanılır.

Protein süzme proteinler ve amino asitler gibi bazı organik bileşiklerin proteinin kendisinin kimyasal polaritesini kullanarak yapılmaktadır. Kendisinin yüküne göre, su kaynaklı proteinler hava/su ara yüzüne çekilir veya itilir ve bu moleküller hidrofobik (yag gibi) ya da hidrofilik (tuz şeker, amonyak, çoğu asit ve inorganik bileşikler gibi). Her ne kadar bazı büyük organik moleküllerin hem hidrofilik hem de hidrofobik kısımları bulunabilir. Bu moleküller amfipatik veya amfifilik olarak isimlendirilir. Ticari protein süzücüler geniş hava/su ara yüzeyi oluşturarak çalışırlar, özellikle su kolonuna büyük sayıda baloncuk enjekte ederler. Genellikle, daha küçük olan balonlar protein süzme işleminde daha etkilidir, çünkü aynı hacimi kaplayan daha küçük balonların yüzey alanı aynı hacimi kaplayan daha büyük balonlara göre daha fazladır.. Çok sayıdaki küçük balonlar hidrofobik organik moleküller çok büyük hava/su ara yüzü oluşturur ve amfipatik olanlar balon yüzeyinde toplanırlar (hava/su ara yüzeyinde). suyun hareketi ile organik moleküllerin difüzyonu hızlanır. Bunun nedeni hava/su ara yüzüne daha fazla taşımasını etkin olarak sağlar ve hava kabarcıkların yüzeyinde organik maddelerin birikmesini sağlar. Bu işlem yüzey doyana kadar devam eder, balon sudan ayrılana kadar veya patlayana kadar devam eder, patlaması durumunda akümüle olan moleküller tekrar su kolonuna salınır. Doymuş hava kabarcığının organik moleküllere daha fazla maruz kalması ara yüzeyde bulunan daha zayıf bağlanan moleküllerin yerini daha sıkı bağlanan moleküllerin alması ile sonuçlanır. Bazı akvaryumculara göre artan temas süresi hep iyidir derler ancak bu doğru değildir her zaman temas süresinin uzaması iyi değildir.. Balonlar protein süzücünün (protein skimmer’ın) su kolonun üst kısmına yaklaştıkça daha da yoğunlaşırlar ve su azalmaya başlar ve organik molekülleri süzüntü toplama kabına biriktiren köpük oluşturur ve organik moleküllere bağlanmış inorganik moleküller su sisteminden uzaklaştırılır.

Ek olarak süzme işlemi ile uzaklaştırılan proteinler ile birçok organik ve inorganik moleküllerde uzaklaştırılır. Bu çeşitli yağları, yağ asitlerini, karbonhidratları, bakır gibi metalleri ve iyot gibi iz elementleri içerir. Parçacıklar ile birlikte fitoplanktonlar ve bakterilerde uzaklaştırılır. Bu uzaklaştırma akvaryumcular tarafından çok arzu edilir ve süzücüyü diğer filtre sistemlerinin önüne koymalarını sağlar ve fitrasyon sisteminin bütün olarak yükünü azaltır. Protein süzücünün süzüntüsünde bulunan atık maddelerin içeriği hakkında en az bir çalışma bulunmaktadır..

Bütün protein süzücülerin ortak ana özellikleri vardır: Su bir odada akar ve balonlar ile temas edeceği bir kolona götürür. Balonlar proteinleri ve diğer maddeleri toplar ve aygıtın üst kısmına taşır ve burada su değil de köpüklerin toplandığı kaba taşır. Burada köpük yoğunlaşarak sıvı oluşturur ve sistemden kolayca uzaklaştırılır. Toplanan madde solgun yeşilimsi sarıdan, su gibi bir sıvıya hatta siyah koyu katrana kadar değişebilir.

Ayrıca günümüzde süzücünün genel şekline de ilgi gösterilmektedir. Daha çok ildi konik şekilli süzücü birimlerine verilmiştir. 2004 yılında Klaus Jensen tarafından tasarlanmıştır. Bu tasarımı temeli konik gövdenin köpüğün eğim nedeniyle sürekli birikmesini sağlamasıdır. Bu genel kargaşayı önleyip daha etkin süzme işlemini sağlamaktadır. Tasarıma özel faydaların halen ölçülmektedir. Genel kapsamda konik süzücülerin olumludur.

Genel kapsamda protein süzücüler iki yolla işler. Bunlar ters akım ve eş yönlü akım yoludur. Eş yönlü akım sisteminde, hava odanın tabanından verilir, toplama odasına doğru yüksekten köpükler su ile temas eder. Ters akım sisteminde, hava sistem içerisine basınç altında zorlanır ve suyun akışının ters yönünde hareket eder. Hava kabarcıkları su ile daha fazla süre ile temas edeceğinden daha etkin bir organik atık uzaklaştırma yöntemi olabilir.

Protein süzmenin esas metodu, basınçlı havanın yayıcıdan geçirilerek mikro kabarcıklar oluşturur ve varlığını sürdürebilir, etkin, ekonomik bir seçim oluşturur, ancak daha yeni olan teknolojiler daha aza bakım gerektirebilmektedir. Hava taşı genellikle uzun, kısmen oyulmuş tahta bloğudur, tahta genellikle Tilia cinsindendir. En popüler süzücüler için tahta hava taşları limewood (Tilia europa) ‘dan yapılmıştır. Tahta bloklar, delinir, dişlenir, hava sıkıştırması ile sıkıştırılır ve en az 1 cfm hava veren bir veya daha fazla hava pompasına bağlanır. Tank suyu kolona pompalanır ve yükselen balonlara izin verilir ve su tanka geri döner. Yeterli teması sağlamak için yüksekliği artırılabilir.

Bu süzücü terimin arakasındaki anlam bir dar boğaz(venturi) pompası veya aspirator kullanılarak ile su akışının içine hava kabarcıkları verilebilir. Tank suyu baloncukların süzücü gövdesine giriş yaptığı bir dar boğazdan pompalanır. Bu yöntem daha küçük olması nedeniyle tercih edilir, ancak dar boğaz tasarımları basit olarak değil de diğer süzücü tasarımlarının içinde yer alır.