Инновационная технология переработки кислой сыворотки

Инновационная технология переработки кислой сыворотки безреагентным способом.
 
Компанией ЗАО Мембранинес Технологиос ЛТ разработана новая технология и комплекс оборудования для переработки кислой молочной (творожной) сыворотки, в т.ч - концентрированной после установок нанофильтрации, до качества СД-70 или СД-90 по ГОСТ Р 56833-2015 «Сыворотка молочная деминерализованная».
 
Традиционный способ переработки кислой молочной сыворотки предусматривает предварительное внесение в неё щелочного реагента для корректирования рН обрабатываемого раствора до значений 5.8-6.0 и последующее обессоливание с использованием классического электродиализа с монополярными ионообменными мембранами.
 
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 25оС ; 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. Стоимость ионообменных мембран на замену в текущий период времени составляет 180 – 900 ЕВРО/год.
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. Стоимость мембран на замену в текущий период времени составит 3375-5625 ЕВРО/год. Тем не менее, практический опыт использования биполярных мембран нашей компанией в процессе длительного проведения экспериментальных и опытно-промышленных работ в течение периода свыше 1, 5 лет показывает, что они полностью сохраняют свою работоспособность и в настоящее время.