Trdni suspendirani delci škodljivo vplivajo na vse vidike kopenskih-industrijskih sistemov za reciklažo ribogojstva. Zato je odstranitev trdnih suspendiranih delcev primarni cilj kroženja vode iz ribogojstva. V recirkulacijskih ribogojnih sistemih je večina delcev po masi manjših od 100 mikrometrov. Zaradi turbulence vode, biološke razgradnje in mehanskega mešanja lahko suspendirani delci, ki jih ne odstranimo takoj, razpadejo na drobnejše suspendirane delce, običajno manjše od 30 mikrometrov. V teh pogojih sedimentacijska obdelava in mehanska filtracija postaneta neučinkovita.
Frakcioniranje s peno je tehnika, ki se uporablja za odstranjevanje drobnih suspendiranih delcev. Vključuje dovajanje zraka v vodno telo, kar omogoča, da se površinsko aktivne snovi v vodi adsorbirajo na mikromehurčke. Ti mehurčki, ki nosijo adsorbirani material, se zaradi plovnosti dvignejo na površje in tvorijo peno, s čimer iz vode odstranijo raztopljene in suspendirane snovi. Trenutno je frakcioniranje s peno priznano kot eden od primarnih postopkov za učinkovito odstranjevanje drobnih delcev v recirkulacijskih ribogojnih sistemih in je ključna sestavina teh sistemov.
I. Načelo posnemalnika beljakovin
1. Načelo frakcioniranja pene
Posnemalnik beljakovin deluje predvsem na principu frakcioniranja pene. V recirkulacijskih ribogojnih sistemih izločki gojenih organizmov, nezaužita krma itd. vsebujejo velike količine organskih snovi. Proteini in druge površinsko aktivne snovi v tej organski snovi imajo amfifilno naravo (tako hidrofilno kot lipofilno). Ko se v vodo vnese veliko število mikromehurčkov, se te površinsko aktivne snovi adsorbirajo na površine mehurčkov. Ko se mehurčki dvignejo, mehurčki z adsorbiranimi beljakovinami in drugimi snovmi tvorijo penasto plast na površini vode. Plast pene, ki ima nižjo gostoto, se zlahka loči od vodnega telesa in tako iz vode odstrani beljakovine in druge organske snovi.
2. Fizikalno-kemijski proces
Z mikroskopskega vidika obstaja površinska napetost med mehurčki in vodo. Ko se mehurčki dvigajo skozi vodo, se organske molekule v vodi pod vplivom površinske napetosti združujejo proti površini mehurčkov. To je fizikalni adsorpcijski proces, ki ga spremljajo nekatere kemične spremembe, kot so interakcije med organskimi molekulami in kemične reakcije s površino mehurčkov. Na primer, nekatere beljakovinske molekule so lahko podvržene denaturaciji, zaradi česar se lažje adsorbirajo na mehurčke.
II. Vloga posnemalnikov beljakovin v recirkulacijskem ribogojstvu
(I) Čiščenje vode
1. Odstranjevanje organskih snovi
Proteinski skimmerji učinkovito odstranijo organske snovi iz vode, vključno z beljakovinami, maščobami, ogljikovimi hidrati itd. Če se te organske snovi kopičijo v vodi, jih bodo razgradili mikroorganizmi, pri čemer bodo porabili velike količine raztopljenega kisika in proizvedli škodljive snovi, kot sta amonijev dušik in nitrit. Odstranjevanje teh organskih snovi s posnemalnikom beljakovin zmanjša obremenitev pri kasnejši biološki filtraciji in zmanjša nastajanje škodljivih snovi v vodi. Na primer, brez posnemalnika beljakovin lahko kemična potreba po kisiku (KPK) v vodi hitro naraste nad 100 mg/L, medtem ko je s posnemalnikom beljakovin KPK mogoče nadzorovati okoli 30 - 50 mg/L.
2. Zmanjšanje proizvodnje dušika iz amoniaka
Z odstranjevanjem dušikovih-vsebujočih organskih snovi, kot so beljakovine, posnemalniki beljakovin zmanjšajo potencialne vire dušika iz amoniaka v vodi. To je ključnega pomena za vzdrževanje nizkih koncentracij dušika v amonijaku v recirkulacijskih ribogojnih sistemih, saj je dušik v amonijaku zelo strupen za gojene organizme.
(II) Izboljšanje čistosti vode
Med odstranjevanjem organskih snovi beljakovinski posnemalci odstranijo tudi nekaj suspendiranih delcev, manjših od 30 mikrometrov, s čimer izboljšajo čistost vode, kar koristi rasti gojenih organizmov.
(III) Zmanjšanje prenosa bolezni
Odstranjevanje vektorjev patogenov: Organske snovi in suspendirani delci v vodi pogosto služijo kot prenašalci patogenov, kot so bakterije, virusi in paraziti. Z odstranitvijo teh nosilcev proteinski skimmer zmanjša možnost prenosa patogenov v vodi, kar zmanjša tveganje za okužbo z boleznijo v gojenih organizmih.