SE462393B - Anvaendning av vattenhaltiga polymera tvaafassystem foer rening av skaervaetskor, foerfarande och anlaeggning foer reningen samt skaeroljekoncentrat innehaallande polymer ingaaende i tvaafassystemet och skaervaetska utgoerande vattenemulsion av skaeroljekoncentratet - Google Patents

Description

2 462 393 10 15 20 25 30 35 medför inte bara stora kvittblivningskostnader och kostnader för färsk skärvätska, utan även stora extrakostnader orsakade av det driftavbrott, rengöra tankarna och distributionssystemen för skärvätskan som blir nödvändigt för att tömma och samt fylla på ny skärvätska i systemen.

Mikrobiell tillväxt i skärvätskor är sålunda ett stort problem inom dagens Verkstadsindustri och det finns ett stort behov av att förlänga skärvätskornas livslängd. Som exempel kan nämnas, att man 1977 enbart i Sverige använde ca 10 000 ton skärvätskor, varav ca 2000 ton emulsionskoncentrat (LO:s rapport om skäroljor). Anskaffnings-och kvittblivningskostna- derna beräknades då ligga i storleksordningen 140 till 200 milj.kr. Härtill skall läggas de långt högre kostnaderna för driftstopp i samband med bytet av skärvätska.

Vattenhaltiga polymera tvåfassystem som sådana har varit kända sedan lång tid, laboratoriemässigt vid analys- och de har kommit till användning och separationsmetoder inom biokemi och mikrobiologi, t ex för att separera makromoleky- ler, cellpartiklar och hela celler (exempelvis Albertsson P.Å. 1960, Partition of Cell particles and Macromolecules, 2:a uppl. Almquist & Wiksell, Uppsala; Blomquist G. and Ström G. 1984, Fördelning av mögelsvampskonidier i polymera tvåfas- system, Arbete och Hälsa nr 31, Ström G. 1986, Qualitative and quantitative particularly fungal spores - methodological developments, akademisk av- handling, Umeå universitet). Polymera tvåfassystem har dock funnit få rent tekniska användningar.

Polymera tvâfassystan består huvudsakligen av två vat- tenlösningar av polymerer med olika molekylvikt. När de två polymerlösningarna blandas med varandra i vissa proportioner bildas tvâ icke blandbara vattenfaser. huvudsakligen den lågmolekylära polymeren, medan bottenfasen huvudsakligen innehåller den högmolekylära polymeren. Vat- analysis of microorganisms Toppfasen innehåller teninnehållet i systemen är högt, vanligtvis mellan 80-98% beroende pá valet av faspolymerer. I en alternativ typ av polymera tvåfassystem kan man uppnå i princip samma resultat genom att ersätta den högmolekylära polymeren med något 10 15 20 25 30 35 ON NJ (ri \() (bl 3 4 lämpligt vattenlösligt salt, t.ex. fosfatbuffert.

I polymera tvåfassystem fördelar sig partiklar eller celler huvudsakligen mellan toppfasen, interfasen (gränsytan mellan faserna) och bottenfasen, medan lösliga makromoleky- ler fördelar sig mellan topp- och bottenfaserna.

För att förenkla framställningen kommer vi i det föl- jande att använda uttrycken “toppfaskomponent" resp. "botten- faskomponent" för att beteckna den eller de komponenter i det polymera tvåfassystemet, som efter blandning och separation av systemet huvudsakligen återfinns i toppfasen resp. botten- fasen.

Upgfinningens syfte Föreliggande uppfinning syftar till att minska eller eliminera de ovannämnda problemen och nackdelarna med de kända systemen för användning och hantering av skärvätskor inom främst verkstadsindustrin.

Ett speciellt syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett skärvätskesystem, som har väsentligt längre användbar livslängd än dagens system.

Ett annan speciellt syfte med uppfinningen är att till- handahålla ett reningsförfarande, som gör det möjligt att rena skärvätskor mikrobiellt under drift och därigenom avse- värt minska tiden för driftavbrott på grund av byte av skär- vätska. Ännu ett syfte med uppfinningen är att âstadkomma re- ningsförfaranden och -anordningar för skärvätskor, som upp- fyller högt ställda krav på arbetshygien och arbetsmiljö.

Dessa och andra syften och fördelar med uppfinningen kommer att förklaras närmare nedan.

S a 'n v u ' De kännetecken, som är speciellt utmärkande för uppfin- ningen, anges i de bifogade patentkraven. Olika aspekter av uppfinningen anges i sidokraven. Underkraven anger föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Som sammanfattning av kan sägas, att uppfinningen i sina olika aspekter bygger på grundidén att utnyttja polymera tvåfassystem för att rena mikrobiellt kontaminerade skär- vätskor. Enligt uppfinningen utformas det polymera tvåfassys- 462 393 10 15 20 25 30 35 4 temet_ så att det, efter blandning med en skärvätska och fasseparation, bildas en toppfas innehållande skärvätska och en bottenfas innehållande åtminstone en del av de mikrobiella föroreningarna, så att åtminstone en del av de mikrobiella föroreningarna bortförs med bottenfasen, vilken är lätt att separera från toppfasen. (För syftena i denna beskrivning inräknas även interfasen i bottenfasen.) En aspekt av uppfinningen innebär användning av vatten- haltiga polymera tvåfassystem för att rena skärvätskor från mikrobiella föroreningar, polymer, som samtidigt ingår i det vattenhaltiga polymera tvåfassystemet och företrädesvis bildar det vattenhaltiga polymera tvåfassystemets toppfaspolymer.

En annan aspekt av uppfinningen utgörs av ett förfarande för att separera mikrobiella föroreningar från kontaminerade skärvätskor, varvid skärvätskan innehåller en vilket kännetecknas av att man blandar skär- vätska med ett polymert tvåfassystem, låter blandningen separera så att det bildas en toppfas innehållande skär- vätskan och en bottenfas innehållande åtminstone en del av de mikrobiella föroreningarna, och åtminstone en huvuddel av den mikrobiellt anrikade bottenfasen från topp- fasen. avskiljer En annan aspekt av uppfinningen utgörs av en anläggning för mikrobiell rening av skärvätskor. Denna anläggning kän- netecknas av att den innefattar en blandningstank försedd med anordningar för tillförsel av mikrobiellt kontaminerad skär- vätska till blandningstanken, anordningar för tillförsel av åtminstone bottenfaskomponenten i ett vattenhaltigt polymert tvåfassystem till blandningstanken så att det bildas ett sådant system i tanken, anordningar för att lnata blandningen till en separations- en omrörare i- blandningstanken, anordning för att separera blandningen i en toppfas innehål- lande skärvätska och en bottenfas innehållande mikrobiella föroreningar, och anordningar för återvinning av tvåfassys- temets toppfas, varvid anläggningen eventuellt är ansluten till en centraltank i ett distributionssystem för skärvätska på sådant sätt, att mikrobiellt kontaminerad skärvätska kan tas ut från centraltanken till anläggningen, renas i denna 10 15 20 25 30 35 462 395 och återmatas till centraltanken utan att skärvätskecirkula- tionen i denna behöver avbrytas.

En ytterligare aspekt av uppfinningen utgörs av ett nytt skäroljekoncentrat, som innefattar skärolja och eventuellt sedvanliga skäroljetillsatser och kännetecknas av att det dessutom innehåller toppfaskomponenten i ett vattenhaltigt 5 polymert tvåfassystem. Ännu en aspekt av uppfinningen avser en ny skärvätska, som kännetecknas av att den utgörs av en vattenemulsion av skäroljekoncentratet enligt uppfinningen.

Kort ritningsbeskrivníng I de bifogade ritningarna visar Fig. 1 en schematiskt framställd utföringsform av en anläggning för rening av skärvätskor enligt uppfinningen, varvid de streckade linjerna illustrerar alternativa utfö- ringsformer, Fig. 2 en redovisning i diagramform av resultaten av jämförande försök avseende skärvätskors inverkan på verktygs- livslängden vid spiralborrning Beskrivning av föredragna utföringsformer Den bifogade ritningen visar schematiskt en renings- anläggning, som illustrerar hur principerna för skärvätskere- ning enligt uppfinningen kan komma till praktiskt utförande.

Anläggningen innefattar en tank 1 för skärvätska S, som innehåller toppfaskomponenten. Skärvätskan S cirkuleras kontinuerligt mellan tanken 1 och (ej visade) bearbetnings- stationer via tankens inloppsledningar 2 och utloppsledningar 3. För transporten av skärvätska till och från bearbetnings- stationerna används lämpliga distributionsledningar, pumpar, etc. Detta är helt konventionell teknik och kommer därför inte att beskrivas närmare i detta sammanhang.

Enligt uppfinningen omfattar anläggningen en blandnings- tank 4 med en däri placerad omrörare 5 och en separator 6. En ledning 7 med en däri anordnad avstängningsventil 8 förbinder skärvätsketanken S med blandningstanken 4. Den senare kan även anslutas till separatorn 6 via en ledning 9 med avstäng- ningsventil 10. Vidare visas en förrådsbehållare 11 för färsk eller återvunnen bottenfaskomponent och en uppsamlingsbehål- 462 595 6 10 15 20 25 30 35 lare 12 för använd bottenfas. Förrådsbehållaren ll är anslu- ten till blandningstanken 4 via en ledning 13 och en ledning 14 förbinder uppsamlingsbehållaren 12 med bottendel. Färsk bottenfaskomponent kan tas in till förråds- behållaren 11 från ett (ej visat) förråd via en ventilförsedd ledning 15. En förbindelseledning 16 ger möjlighet att, om så önskas, återanvända använd bottenfas från behållaren 12 via separatorns 6 en (streckprickad) ledning 16, som kan vara försedd med något lämpligt grovfilter 17. En returledning 18 återmatar renad skärvätska till tanken 1.

Den beskrivna anläggningen kan enligt uppfinningen bl a användas på följande sätt för att rena mikrobiellt kontamine- rad skärolja, som cirkulerar genom tanken 1. Det bör härvid särskilt noteras, att reningen kan genomföras utan att man behöver avbryta tillförseln av skärvätska till användnings- stationerna, dvs. att skärvätskecirkulationen genom led- ningarna 2 och 3 kan fortgå som vanligt.

Kontaminerad skärvätska S tas in i blandningstanken 4 genom att ventilen 8 i ledningen 7 öppnas. Färsk eller åter- cirkulerad bottenfas tas in i blandningstanken 4 via led- ningen 13. Tillförselventilerna stängs och topp- och botten- faskomponenterna blandas med den kontaminerade skärvätskan.

Efter fullbordad blandning öppnas ventilen 10 och bland- ningen överförs till separatorn 6, där den får separera i en toppfas T och en bottenfas B. Härvid övergår en större eller mindre del av de mikrobiella föroreningarna från toppfasen T till bottenfasen B, fasen T. medan skärvätskan stannar kvar i tapp- När separationen är klar återmatas den renade toppfasen till skäroljetanken 1 via ledningen 18. Bottenfasen B med sina nyförvärvade mikrobiella föroreningar tas ut genom bottenledningen 14. Beroende på vilken bottenfaskomponent som används, kan bottenfasen B antingen kasseras via ett avlopp 19 eller återmatas till tanken 11, lämpligen efter grovfilt- rering och/eller annan rening i den med 17 generellt beteck- nade anordningen. Kassering lämpar sig bäst när bottenfaskom- ponenten utgörs av billigt material, medan återanvändning är att föredra när den innehåller dyrt material som t.ex. dext- 10 15 20 25 30 35 v 462 393 ran.

När bottenfaskomponenten innehåller oorganiska salter, t.ex. fosfater och/eller sulfater, kommer den återmatade toppfasen även att innehålla en mindre mängd av motsvarande salt. Sådana salter kan ha en ogynnsam inverkan, på skär- vätskans egenskaper, och det är i detta fall lämpligt att avsalta toppfasen innan den återinförs till tanken 1. För detta ändamål har den i ritningen visade anläggningen för- setts med en avsaltningsanordning 20, som kan bygga på i och för sig kända avsaltningsprinciper.

Enligt uppfinningen föredragna toppfaskomponenter är relativt lågmolekylära, hydrofila polymerer, som inte är fasta vid rumstemperatur. Även mera högmolekylära hydrofila polymerer, kan dock även användas inom ramen för uppfinningen. I det senare fallet är det föredraget att även tillsätta något organiskt lösnings- i vilket polymeren är löslig. Genom lösningsmedels- tillsatsen kan man uppnå att skärvätskan inte lämnar någon något som skulle kunna inverka som är fasta vid rumstempaatur, medel, fast rest vid indunstníng, menligt på skärvätskans användbarhet genom att kvarlämna en hård skorpa på bearbetningsmaskinerna.

I en särskilt föredragen utföringsform omfattar tvåfas- systemets toppfaskomponent minst en polyalkylenglykol, sär- skilt en polyetylenglykol med en lnedelmolekylvikt av 200- 20000, särskilt 400 - 10000, speciellt ca.600-4000.

Vid den utföringsform, där även bottenfaskomponenten innehåller en polymer, har denna företrädesvis högre medel- molekylvikt än toppfaspolymeren. Bottenfaspolymeren har företrädesvis en medelmolekylvikt av minst 40.000, och den är Som exempel på lämpliga botten- särskilt tvärbundna företrädesvis tvärbunden. faspolymerer kan nämnas polysackarider, polysackarider, speciellt tvärbunden dextran, stärkelse, cel- lulosa, polyglukos eller tvärbundna mono-, di- eller oligo- Som exempel på andra typer av lämpliga botten- faspolymerer kan nämnas polyvinylalkoholer med olika medel- Polyvinylalkoholen kan återvinnas från botten- sackarider. molekylvikt. fasen genom t.ex. fällning.

Bottenfaskomponenten kan lned fördel även innehålla en 462 595 a 10 15 20 25 30 35 liten- mängd av något lämpligt medel, som fördelar sig i bottenfasen och främjar övergången av de mikrobiella föro- reningarna från toppfasen till bottenfasen. Sådana medel uppbär företrädesvis positiva elektriska laddningar, som attraherar de negativa laddningarna på bakteriernas cellytor.

Systemet hålls därvid lämpligen vid ett pH från neutralt till lätt basiskt, exempel på sådana laddningsexponerande medel kan nämnas hydrofila polymerer innehållande positivt laddade grupper, t.ex. DEAE-grupper. Sådana positivt laddade medel kan ingå i mycket låga koncentrationer ändå ge kraftig effekt.

Vid den utföringsform, där bottenfaskomponenten innehål- ler oorganiska salter i stället för en högmolekylär botten- faspolymer, så att bakteriernas cellytor exponeras. Som (storleksordningen l0'3%) och kan dessa salter exempelvis utgöras av vanliga buffertsalter såsom alkalimetallfofsfater och sulfater och blandningar därav. Mängden sådana salter kan variera inom relativt vida gränser och beror på bl.a. på vilka speciella salter och vilken toppfaspolymer som används. Som exempel kan nämnas, att man vid användning av ett tvåfassystem innefat- tande fosfatbuffert i kombination med lågmolekylär polyety- lenglykol uppnår goda resultat med ca. 10 - 20 % av vardera komponenten.

De enligt uppfinningen använda skärvätskorna innehåller företrädesvis 1 - 16 vikt% skärolja, särskilt ca. 2 - 10 vikt% skärolja, minst ca 2 vikt% toppfaskomponent, särskilt minst ca. 4 vikt% toppfaskomponent, och i fallet med en toppfaskomponent innehållande en lågmolekylär polymer, som inte är fast vid rumstemperatur, företrädesvis minst ca. 8 vikt% toppfaskomponent, består av vatten. varvid återstoden huvudsakligen Den övre gränsen för halten av toppfaskom- ponent är inte särskilt kritisk, och den väljs därför främst med utgångspunkt från praktiska/ekonomiska överväganden.

Några föredragna speciella utföringsformer av uppfin- ningen kommer att beskrivas i det följande beskrivningsav- snittet, som även redovisar resultatet av utförda jämförande försök.

Som redan nämnts är utgångspunkten för att använda 10 15 20 25 30 35 9 462 593 tvåfastekniken vid kontinuerlig rening av skärvätskor, att man vid tillsats avskäroljor/emulsionskoncentrat till ett tvåfassystan får en toppfas med karaktären av en skärvät- som är väl separerad från en Inikrobiella föroreningar uppsamlande bottenfas. Som exempel på faktorer som kan påverka fördelningen av en mikrobiell partikel mellan topp-, inter- och bottenfas kan nämnas valet av polymerer- laddade/oladdade polymerer - polymerkoncentrationen, valet av ske/polymer-fas, pH och jonstyrka.

En viktig förutsättning för att med framgång kunna använda polymera tvåfassystem som kontinuerlig reningsteknik för skärvätskor är att skärvätskans egenskaper inte påverkas negativt genom polymertillsatsen, vad gäller smörjande och kylande egenskaper, korrosion, kladdighet mm. Att de enligt uppfinningen använda polymertillsatserna inte ger ogynnsamma effekter på skärvätskornas effektivitet, vissa avseenden tvärtom erbjuder ytterligare fördelar, fram- går av de nedan redovisade försöken. Vid dessa försök tes- tades skärvätskor enligt uppfinningen beträffande fysikaliska och kemiska egenskaper mot en referensvätska i form av samma skärvätska utan polymertillsats. Vidare redovisas försök utförda med några olika bottenfaspolymerer samt separatio- utan i nsförsök på skärvätskor innehållande bakterieceller och sporer från mögelsvampar. est " " t o o måšl Samtliga tester utfördes vid Institutet för Verkstads- teknisk forskning i Göteborg.

Vid testet sattes en blandning av 6 kg Polyetylenglykol 600 (Kebo lab AB, Solna) suspenderad i 4 kg vatten till en blandning av 28 liter vatten plus 2 liter emulsionskoncentrat (mineraloljebaserat, finemulsion) - Vätska 2. Som referens- prov användes en blandning av 2 liter emulsionskoncentrat och 38 liter vatten - Vätska 1.

Följande egenskazfr hos de två skärvätskorna studerades; * Inverkan av vezatygslivslängden vid spiralborrning * Spaltkorrosion * Inverkan på koppar och aluminium några f 462 593 10 10 15 20 25 35 f Avskiljning av läckolja * Skumbildning * Sedimentation * Rest efter vattenindunstning, fasthållningskrafter Bearbetningsprovet utfördes med i. produktionen använd- bara bearbetningsdata i seghärdningsstål (SS 2541-03) och med stabil verktygsmaskin. e i - s ' bo Utrustning Arbetsstyckets material: Verktygsmaterial: Numeriskt styrd bäddfräs: SIS 2541-03 (260 HB) snabbstål, SIS 2724, o 6 mm SAJO VBF 450 Bearbetningsdata Skärhastighet: 17-35 m/min Matning: 0,17 mm/varv Håldjup: 24 mm (4 x d) Utslitningskriterium: total nedbrytning e 'n v u Arbetsstyckena tas ur en charge och är 'valsade 5. en följd. De kapas i storleken 200 x 30 x 375 mm (ca 400 hål/- platta) och planfräses.

Verktygen är normerade med snäva geometriska toleranser och hårdhetsvariationer.

Eli" 1 Arbetsstyckena (2 st) spänns upp i nwskinen och dess arbetsprogram är utformat så att bearbetningen fördelas på båda plattorna för varje verktyg. Detta för att undvika lokala ojämnheter i materialet. Skärhastigheten varieras för olika borr så att samband erhålles mellan skärhastighet och utslitningstid (VT-kurva).

Nedbrytning av verktyget visar sig i form av vibrationer och förändrad spånbildning (spetsen smälter). Detta sker inom några få sekunder. Övriga prov genomfördes enligt provprogram i IVF-rapport 87-03-18, en komplettering av revidering av IVF-resultat nr. 7160". 10 15 20 25 30 35 11 462 393 Resultat Vid bedömningen av dessa skärvätskeprov tillämpades skalan 0, 1 och 2. Graden 1 är i allmänhet acceptabel för verkstadsprodukter och 2 anger förhöjd effekt i respektive prov.

Vätska 1 Väts a enli t Bearbetningsprov 1 (2) 2 Korrosion stål 2 2 gjutjärn 0 Angrepp på metaller koppar 2 aluminum Anm. För båda proven har uppmätts samma Cu-halt med atom- absorptionsspektrofotometer 51,4 mg/l efter att ett koppar- bleck stått i vätskorna under tvà veckor.

Avskiljning av läckolja 2 skikt 2 Skikt Anm. Vätska 1 har en grumlig gränszon, grov emulsion, medan gränszonen är klar för vätska 2.

Skumbildning skumpelare (15 cm), 4,4 4/3 min. sönderfall, min 11,4 13,0 Sedimentation 30% 2 50% Rest efter indunstning Provet har ej kunnat genomföras eftersom vätska 2 inte har kunnat indunstas i torkskåp vid 40°C. Ett ytskikt hindrar vattenavgång.

Försöksresultaten visar att tillsats enligt uppfinningen av en toppfaspolymer till en mineraloljebaserad finemulsion resulterar i en rad positiva effekter vad gäller skärvätskans egenskaper. Skärande bearbetningsprov, som är ett indirekt mått på vätskans kylande och smörjande egenskaper, visade ett 462 593 10 15 20 25 30 35 12 minskat verktygsslitage vid användningen av skärvätska inne- hållande polymer. Vid en skärhastighet av exempelvis 22 m/min registrerades en verktygslivslängd uttryckt i antal hål/borr på omkring 28 för den normala skärvätskan och 130 för mot- svarande polymer/skärvätskeblandning (se VT-kurva i Fig.2).

En viktig egenskap när det gäller en skärvätskas livs- längd, är möjligheten att effektivt kunna avskilja kontami- nerande läckolja härrörande från bl.a hydralsystem. De jäm- förande testerna med och utan polymerinblandning visade på en lägre tendens hos läckolja att emulgera in i skärvätskan enligt uppfinningen, vilket innebär att läckolja enklare kan avlägsnas från systemet.

Minimala angrepp på metallerna koppar och aluminium kunde noteras för de två skärvätsketyperna och urlakningen av Cu-joner från ett kopparbleck var identisk (5l.4 mg/l).

När det gäller korrosion hade skärvätskan enligt uppfin- ningen en klart antikorrosiv verkan på gjutjärn medan refe- rensvätskan effekt. På effekt.

Som korrosionshämmande medel i skärvätskor används ofta aminderivat. hade en för verkstadsprodukter oacceptabel stål uppvisade bägge produkterna en förhöjd Dessa aminer orsakar ofta arbetsmiljöproblem.

Kol/kväveföreningar typ aminer kan vidare lätt utnyttjas som substrat av mikroorganismer och därmed verka gynnsamt på den mikrobiella tillväxten. Den klart korrosionshämmande effekten vid inblandning av toppfaspolymer enligt uppfinningen kan möjliggöra att aminföreningar helt kan uteslutas från dessa produkter.

Skumningsbenägenheten och sönderfall av skum hos skär- vätskeprodukter är en förverkstadsindustrin betydelsefull egenskap. Resultaten av jämförelsen mellan skärvätska med och utan tillsats av toppfaspolymer enligt uppfinningen visade inte någon signifikant Tillsats av polymer till en skärvätska resulterar i en skillnad i skumningsbenägenhet. viss viskositetsökning. Resultaten av denna viskositetsökning visade sig även vid sedimentationsprov utförda med ett finpartikulärt pulver bestående av reducerat järn. Hos skärvätska utan polymertillsats befanns att 30% av tillsatt 10 15 20 25 30 35 462 393 13 mängd järnpulver inte sedimenterat efter 30 sekunder. Motsva- rande värde för skärvätska enligt uppfinningen var 50%.

Vidare kan nämnas, att oorganiska partiklar, i de poly- mera tvåfassystemen, inte fördelar sig i toppfasen, dvs. skärvätskefasen. Resultatet blir att även oorganiska partik- lar i systemet vid varje separationstillfälle kommer att avlägsnas tillsammans med mikroorganismer i bottenfasen.

Hårda kristallina indunstningsrester från en skärvätska negativt på rörliga maskindelar och precisions- Indunstningsförsöken med den mineraloljebaserade finemulsionen med polymertillsats enligt uppfinningen resul- terade i att produkten inte kunde indunstas, troligen på grund av att ett bildat ytskikt hindrade vattenavgång. Andra indunstningsförsök med såväl mineraloljebaserade som halvsyn- polymertillsats kan verka verktyg. tetista emulsionskoncentrat innehållande enligt uppfinningen och vatten, visade att ingen hård kris- tallin indunstningsrest bildades. I fallet med det mineral- oljebaserade koncentratet erhölls två faser, en bestående av koncentrat och en av polyetylenglykol den tillsatta toppfas- polymeren.

Faktum att polyetylenglykol efter indunstning ej bildar en homogen vätska med mineraloljebaserade koncentrat torde ej vara av signifikant betydelse.

Sepaggtiogsfögsök Vid samtliga separationsförsök användes typer av emulsionskoncentrat; halvsyntetisk finemulsion (5- Star-40, Millacron) och mineraloljebaserad grovemulsion (Multan 94-2, Henkel Kemi).

Var och en av emulsionerna testades enligt följande: följande två Cincinatti, 1. 0.6 gram polyetylenglykol 600 blandades med 0.2 g emul- sionskoncentrat och 3.2 g vatten med suspenderade bakterie- (ca: 2 x 108 bakterieceller/ml) sporer (ca: 5 x 107 sporer/ml). celler 2. 0.8 gram polyetylenglykol 600 blandades med 0.2 g emul- sionskoncentrat och 3.0 g vatten enl. ovan. 3. 0.5 gram polyetylenglykol 600 och 0.1 gram polyetylen- glykol 8000 (Carbowax 6000, Union Carbide, New York U.S.A) alternativt svamp- 462 393 14 10 15 20 25 30 35 blandades med 3.2 g vatten enl. ovan.

Vid separationstillfället sattes till vart och ett av en polymerblandning bestående av dietylaminoetyl- dextran (DEAE- dextran) och nedan uppräknade polymerer: a) Dextran 500 (molekylvikt 500 000, Pharmacia fine chemi- cals, Uppsala) b) Dextran (batch 30-0472-00) c) Dextran (fraktion I) d) Löslig potatisstärkelse (Kebo lab AB, Solna) Slutkoncentrationen i systemet var för DEAE-dextran systemen 0.001% och för de övriga polymererna 1% (v/V).

Efter blandning och fasseparation avlägsnades 1 ml av toppfasen (emulsion+polyetylenglykol-fasen), vilken sedan späddes i steg om en tiopotens, varefter varje spädningssteg ympades på odlingssubstrat för svamp och bakterier.

Od ' e ' oc ' ' s Kvantifieringen av antalet svampelement utfördes genom odling på ett substrat sammansatt av 2% (V/V) mält6Xtrêkt (Oxoid, L 39), l.5% Agar (Oxoid, L 28) och 30 mg/l strepto- mycin sulfat (Sigma Chemical Co.) Inkubering utfördes vid rumstemperatur (22°C) under 4 dygn varefter antalet koloni- bildande enheter kunde bestämmas.

Koncentrationen av bakterier bestämdes genom odling på ett substrat sammansatt av 2.4% (v/v) Tryptone GIHCOSG Extract Agar (CM 127, Oxoid), 0.2% Casein Hydrolysate (Acid) (L 41, Oxoid) och 50 mg/l Actidione (Sigma).

Efter sex dygns inkubering vid rumstemperatur bestämdes antalet kolonibildande enheter.

Resultaten av separationsförsöken utförda med olika dextranfraktioner alternativt löslig stärkelse som botten- faspolymer och med toppfassammansättningen beskriven i material och metoder presenteras i Tabell 1 och 2.

I§bell_l Separation av bakterieceller av Bacillus subtilis med an- vändning av olika bottenfaspolymerer. Mängden bakterieceller före separation var l.6xlO8/ml i system 1 och 3 och 1.5x108 i system 2. Slutkoncentrationen av bottenfaspolymererna var 1%.

Som emulsionskoncentrat användes en halvsyntetisk finemulsion V? 5 10 15 20 25 30 35 462 393 15 (5-Star-40).

Bottenfas- Konc. bakterier efter sep. (Reningseff) polymer a) System 1 (%) System 2 (%) SY5tem 3 (%) ;;;;;;;';aa '''''' ä; '''' "I '''' 'ïíaäfi a» m» Dx 30-0472-oo b) - 1.1x107 (93) 1-3X1°7 (92) nx fraktion 1 b) - o.9x1o7 (94) 0-9X1°7 (95) Stärkelse 1.7x107 (89) 2.0xl07 (87) 1.5xl0 (91) a) inklusive 0.001% DEAE-Dextran b) Bildar ej två faser I ena fallet användes en halvsyntetisk finemulsion tillsammans med toppfaspolymererna (Tabell 1), och i det andra fallet en mineraloljebaserad grovemulsion (Tabell 2).

Tillsammans med bottenfaspolymererna tillsattes även dietyl- amino-etyl-dextran (DEAE-dextran) till en slutkoncentration av 0.001%.

Separationen av en känd mängd bakterieceller från topp- innehållande halvsyntetisk finemulsion visade sig mycket god (87 -95%), i stort oberoende av valet av botten- faspolymer (Tabell 1). Effekten förstärktes genom närvaron av den positivt substituerade dietylaminoetyl-dextranen, som i systemet fördelar sig Vid det höga pH som råder i systemet kommer negativa laddningar på cellytorna hos bakterierna att exponeras varvid cellerna attraheras mot den positivt laddade bottenfasen (skärvätskor håller vanligen ett pH av 7-9).

Motsvarande separationer av svampsporer från en mineral- Liksom i faserna i bottenfasen. oljebaserad grovemulsion presenteras i Tabell 2. fallet med bakterieceller erhölls även här en. mycket hög separationsgrad (96-98%), förstärkt genom närvaron av DEAE- dextran och det höga pH-värdet i systemet. abe 2 Separation av mögelsvampsporer av Penicillium brevicompactum med användning av olika bottenfaspolymerer. Mängden bakterie- celler före separation var 4xl07/ml (system 1 och 3) och 3.8- x107 i system 2. Slutkoncentrationen av bottenfaspolymererna var 1%. Som emulsionskoncentrat användes en mineraloljebase- rad grovemulsion (Multan 94-2). 462 593 10 15 20 25 30 35 16 Bottenfas- Konc. sporer efter sep. (Reningseff) polymer System 1 (%) System 2 (%) System 3 (%) Dextran soo b) - 1.1x1o5 (97) o.7x1o6 (sa) nx so-0472-oo b) - 1.4x1o5 (96) 1.ox1o6 (97) nx fraktion I b) - 1.ox1o6 (97) 1.1x1ø6 (97) stärkelse 1.sx1o6 (96) 1.4x1o5 (96) 1.ox1o6 (97) ___-______________________________________-__________________ a) inklusive 0.00l% DEAE-Dextran b) Bildar ej två faser Sammanfattningsvis framgår av de utförda försöken, att toppfaspolymerer enligt uppfinningen med utmärkta resultat kan ingå i skärvätskor och samtidigt fylla funktionen som toppfas i ett tvåfassystem för mikrobiell rening av skär- vätskan.

När det gäller dextran, har en rad fraktioner, från finfraktionerad dextran 500 (molekylvikt 500 000) till mer ofraktionerad (och därmed billigare) rådextran testats och befunnits vara mycket användbara. Vid användning av högmole- kylär dextran har det visat sig vara särskilt fördelaktigt med en toppfaskoncentration av ca.l9% (v/v) polyetylenglycol 600 alternativt ca. 12.5% polyetylenglykol 600 + 2.5% poly- etylenglykol 8000. I det sistnämnda fallet är det lämpligt att använda ett halvsyntetiskt skärvätskekoncentrat användas.

Mängden dextran kan vid rening av dessa system vara omkring 1%, varvid man får en bottenfasvolym utgörande ca 3-5% av det totala systemet erhålles.

Dextran kan ersättas som bottenfaspolymer av andra högmolekylära polymerer, t.ex löslig stärkelse, glykogen och syntetisk'polyglukos.

Vid försök utförda med löslig stärkelse blandades poly- etylenglykol 600 (l6%-ig lösning) med löslig stärkelse till slutkoncentrationen 1%. Liksom i fallet med dextran fick man en liten bottenfasvolym i. förhållande till det totala sys- temet. Löslig stärkelse ger dock till skillnad från dextran en mer gel-liknande bottenfas.

Högmolekylära polyetylenglykoler (mv>1000), som vid rumstemperatur förekommer i kristallin form, är ej lösliga i 10 15 U 462 395 ett enbart mineraloljebaserat koncentrat, men däremot i hög grad i syntetiska emulsionskoncentrat. Indunstningsförsök utförda med en blandning av 2.5% (vikt/vikt) polyetylengly- kol 8000 (Carbovax 6000), 5% (v/v) halvsyntetiskt emulsions- konsentrat (finemulsion) och 12.5% (v/v) polyetylenglykol 600 resulterader inte i någon kristallin rest.

Preliminära separationsförsök utförda med renkulturer av bakterieceller från Bacillus subtilis och sporer från mögel- svampen Penicillium brevicompactum med polyetylenglycol 600 som toppfaspolymer (16-19%) tillsammans med 5% emulsionskon- centrat (halvsyntetiskt och mineraloljebaserat) alternativt l2.5% polyetylenglykol 600 + 2.5% polyetylenglykol 8000, visade på 87 - 95%-ig avskiljning av mikroorganismerna från systemet, vid användning av löslig stärkelse och dextran. Vid separationsförsöken användes låga koncentrationer (0.00l%) av den substituerade laddade polymeren dietylaminoetyldextran (DEAE-dextran).

Claims (10)

462 393 18 10 15 20 25 30 ILJLJJLJLJLJLJLJLJZ

1. Användning av vattenhaltiga polymera tvåfassystem för att rena skärvätskor från mikrobiella föroreningar, varvid skärvätskan innehåller en polymer, som samtidigt ingår i det vattenhaltiga polymera tvåfassystemet och företrädesvis bildar det vattenhaltiga polymera tvåfassystemets toppfas- polymer.

2. Förfarande för att separera mikrobiella föroreningar från kontaminerade skärvätskor, k ä n n e t e c k n a t a v att man blandar skärvätska med ett polymert tvåfassystem, låter blandningen separera så att det bildas en toppfas innehållande skärvätskan och en bot- tenfas innehållande åtminstone en del av de mikrobiella föroreningarna, och avskiljer åtminstone en huvuddel av den mikrobiellt anrikade bottenfasen från toppfasen.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av' att skärvätskan innehåller en polymer, som samtidigt ingår i det vattenhaltiga _polymera tvåfassystemet och företrädesvis bildar det vattenhaltiga polymera tvåfassystemets toppfaspolymer.

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att det vattenhaltiga polymera tvåfassystemets bottenfas innefattar en polymer, som har högre medelmolekylvikt än toppfaspolymeren.

5. Anläggning för mikrobiell rening av kontaminerade skär- vätskor, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en bland- ningstank (4) försedd med anordningar (7,8) för tillförsel av mikrobiellt kontaminerad skärvätska (S) till blandningstan- ken, anordningar (13) för tillförsel av åtminstone bottenfas- komponenten i ett vattenhaltigt polymert tvåfassystem till blandningstanken, så att det bildas ett sådant system i tanken, en omrörare (5) i blandningstanken, anordningar l) 10 15 20 25 30 462 393 (9,l0) för att mata blandningen till en separationsanordning (6) för att separera blandningen i en toppfas (T) innehål- lande skärvätska och en bottenfas (B) innehållande xnikro- biella föroreningar, och anordningar (18) för återvinning av varvid anläggningen eventuellt är 19 tvåfassystemets toppfas, ansluten till en centraltank (1) i ett distributionssystem för skärvätska på sådant sätt, att mikrobiellt kontaminerad skärvätska kan tas ut från centraltanken till anläggningen, renas i denna och återmatas till centraltanken utan att skärvätskecirkulationen i denna behöver avbrytas.

6. Anläggning enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att skärvätskan innehåller en polymer, som samtidigt ingår i det vattenhaltiga. polymera tvåfassystemets toppfas.

7. Skäroljekoncentrat innefattande skärolja och eventuellt sedvanliga skäroljetillsatser, k ä n n e t e c k n a t a v att det dessutom innehåller toppfaskomponenten i ett vattenhaltigt polymert tvåfassystem.

8. Skäroljekoncentrat enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t a v att toppfaskomponenten innefat- tar en relativt lågmolekylär hydrofil polymer, som inte är i fast tillstånd vid rumstemperatur, eller en hydrofil polymer, som är i fast tillstånd vid rumstemperatur, tillsammans med ett företrädesvis organiskt lösningsmedel för polymeren.

9. Skäroljekoncentrat enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t a v att polymeren är en polyalky- lenglykol, företrädesvis en polyetylenglykol som har en medelmolekylvikt av 200-20.000, särskilt 400 - 10.000, spe- ciellt ca. 600 - 4.000.

10. Skärvätska, k ä n n e t e c k n a d emulsion av skäroljekoncentratet enligt något av patentkraven 7 - 9. a v att den utgörs av en vatten-