Кислая молочная сыворотка: инновационная технология переработки

Основные отличия разработанной ЗАО «Мембранинес Технологиос ЛТ» и предлагаемой к промышленной реализации безреагентной технологии ED-EDBM по переработке кислой молочной сыворотки, от находящихся в эксплуатации систем с использованием электродиализа:

• Процесс деминерализации и повышения рН кислой сыворотки происходит без непосредственного контакта готового пищевого продукта с щелочным реагентом.
• Обеспечение работоспособности/обслуживания процесса деминерализации и повышения рН кислой сыворотки не требует использования значительного количества химических реагентов: щелочь и кислота используются для CIP-мойки оборудования и в небольших количествах для коррекции рН концентрата.
• Требуемые реагенты производятся на том же технологическом оборудовании из поваренной соли и чистой/обессоленной воды, без закупки у сторонних поставщиков.
• Процесс обессоливание кислой сыворотки ведется при низких значения рН, что значительно сокращает потери белка, их выпадение в виде отложений на мембранах и, соответственно, увеличивает межрегенерационный период электромембранной части и общий срок службы оборудования.
• Снижается объем образующихся концентратов, подлежащих утилизации: расчётно -  1 тонна солевого концентрата на 6-7 тонн получаемой продукции.
• Образующийся в процессе обессоливания кислый концентрат представляет собой 7-10% водный раствор молочной кислоты с примесью ортофосфорной и соляной кислот, который может использоваться внутри предприятия или служить исходным сырьем для получения ценных химических продуктов.

Характеристики входящего/исходного сырья и получаемого продукта

(типовой пример исходного продукта).

Параметры кислой творожной сыворотки, подаваемой на переработку (не концентрированной):

• Титрируемая кислотность 70-90 ^оТ. 
• Массовая доля сухих веществ 5,5-6,5 %.
• Массовая доля жира не более 0,06 %
• Массовая доля золы 0,7-0,8 %

Параметры готовой продукции:

• Титрируемая кислотность не более 21 ^оТ.
• Массовая доля сухих веществ не менее 5,0 %.
• Массовая доля золы 0,05-0,03 %

Производительность и режим эксплуатации (на примере электромембранной установки по переработке 65 т/сутки кислой творожной сыворотки)

Минимальная производительность технологической линии при переработке сыворотки с входящими параметрами по п.2 составит 2.5-3.0 м³/час.

Режим работы: 20 часов в сутки - основной процесс, 4 часа - на CIP-мойку и собственное производство необходимых реагентов.

ВНИМАНИЕ!

Предлагаемая к поставке технологическая линия может использоваться для переработки концентрированной кислой сыворотки с массовой долей сухих веществ 18-20 % и титрируемой кислотностью до 130 ^оТ. При этом для получения готовый продукции с параметрами, аналогичными указанным в п.2, её производительность составит 1.5-2.0 м³/час. 

Состав требуемого оборудования и затраты на производство.

А. Электромембранная (электродиализная) часть, входящая в состав поставки

Электромембранная часть включает в себя: три параллельно устанавливаемых электромембранных комбинированных модуля типа ЭМА-БМ/АС-300 с мембранными пакетами, включающими в себя биполярные и гетерогенные анионообменные/катионообменные мембраны; электрошкафы (источники питания) для подачи напряжения на электромембранные аппараты с выносными пультами управления; рабочие насосы для подачи перерабатываемого продукта, концентрата и промывочного раствора электродных камер; перекачивающие и вспомогательные насосы; теплообменники пластинчатого типа для поддержания температуры (охлаждения) сыворотки не выше 20 ^оС и промывочного раствора электродных камер не выше 25^оС; предохранительные фильтры мешочного типа; технологическая обвязка и КИПиА, магистральные трубопроводы с запорной арматурой; блок CIP-мойки электромембранного оборудования.

Предусматриваемый уровень автоматизации оборудования: автоматизированный контроль за значениями рН и  солесодержания/электропроводности рабочих растворов в режиме он-лайн; защита от перегрева, перенапряжений и перепадов давления. Полное автоматическое регулирование процесса с переключением потоков может быть предложено в виде опции по отдельному запросу Заказчика.

В. Емкостное оборудование, не входящее в состав поставки

Рабочие емкости 8-10 м³ – 7 шт., в т.ч. по две емкости на каждый поток для перерабатываемой сыворотки, солевого и кислотного концентратов и одна для обессоленной воды.

Вспомогательные емкости 1-2 м³ – 5 шт., в т.ч. по одной емкости 1 м3 для солевого раствора, растворов щелочи, кислоты и обессоленной воды для CIP-мойки электромембранного оборудования, а также емкость 2 м3 для промывочного раствора электродных камер.

Могут использоваться емкости из имеющегося у Заказчика емкостного парка.

С. Затраты на переработку сыворотки.

Основные потребляемые ресурсы – электроэнергия, муниципальная и обессоленная вода для приготовления рабочих растворов, и «ледяная» вода для охлаждения.

Расчетные затраты электроэнергии на раскисление неконцентрированной сыворотки -  16 квт/т.

Расчетные затраты на деминерализацию неконцентрированной сыворотки - 15 квт/т.

С учетом установленных мощностей общие расчетные затраты электроэнергии не превысят 35 квт/т сыворотки.

Текущие потребности в муниципальной воде (без учета первого заполнения рабочих емкостей) составляют 10 м3/сутки.

Текущие потребности в обессоленной воде для приготовления регенерационных растворов составляют 6 м3/сутки.

Потребности в охлаждающей («ледяной») воде определяются в процессе проектирования.

Расчетное количество образующихся сточных (сбросных) вод составляет 12 м³/сутки, в т.ч. – 2 м³/сутки от CIP-мойки.

D. Расходные материалы и части

Дополнительные реагенты.

Щелочь, как дополнительный реагент в технологическом процессе, используется один раз для затравки, при запуске технологического процесса, количество - несколько килограмм.

Промывочный раствор электродных камер.

Готовится из поваренной соли с добавлением щелочи в соотношение соль : щелочь = 15:1. Требуемое количество для приготовления одного объема 2 м³ промывочного раствора концентрацией 15 г/дм³: поваренной соли – 30 кг, щелочи – 2 кг. Частота замены – один раз в месяц или реже.

Затраты на CIP-мойку.

Регенерационные растворы для CIP-мойки приготавливаются из чистой поваренной соли путем конверсии на биполярном электромембранном аппарате, входящем в состав поставляемой электромембранной части. За 20 часов работы производится 2000 кг водных растворов кислоты и щелочи с концентрацией 1,5-2%. Удельный расход электроэнергии - 2 квт на 1 кг СВ реагента. Расчетный расход поваренной соли – 30-35 кг/сутки.

Фильтрующие элементы.

Замена фильтрующих элементов в фильтрах (полипропиленовые мешки РР-Н, тип 2) производится по мере необходимости, при увеличении давления на входе и/или снижения расхода/подачи раствора на 25-30%. Частота замены устанавливается в процессе пуско-наладочных работ.

Ионообменные мембраны.

Ежегодная замена ионообменных гетерогенных мембран обычно не превышает 1-5% в год от общего количества установленных мембран.

Ежегодная замена биполярных мембран – фактически не установлена в виду инновационности их применения. По техническим условиям производителя мембран замена (условно) может достигать 30-50% в год. Тем не менее, практический опыт использования биполярных мембран нашей компанией в процессе длительного проведения экспериментальных и опытно-промышленных работ в течение периода свыше 2-x лет показывает, что они полностью сохраняют свою работоспособность и в настоящее время.