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CN108472591A - 用于增加脱脂乳或乳清的固体含量的系统和方法 - Google Patents

用于增加脱脂乳或乳清的固体含量的系统和方法 Download PDF

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CN108472591A
CN108472591A CN201680075207.2A CN201680075207A CN108472591A CN 108472591 A CN108472591 A CN 108472591A CN 201680075207 A CN201680075207 A CN 201680075207A CN 108472591 A CN108472591 A CN 108472591A
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卡斯滕·劳里岑
雅各布·雅各布森
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Abstract

本发明涉及一种生产脱脂乳或乳清的浓缩物的方法，其包括以下步骤：提供脱脂乳或乳清的进料，对所述进料进行反渗透以获得反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物，以及对该脱脂乳或乳清的浓缩物进行超滤以获得超滤渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物。本发明还涉及其系统。

Description

用于增加脱脂乳或乳清的固体含量的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于脱脂乳或乳清的浓缩的方法和系统。
背景技术
在乳品企业中，有偶尔增加加工产品(其可以是脱脂乳或乳清)的固体含量的需求。该需求可以基于产品的期望特性或在生产现场之外降低处理成本。
为了增加固体含量，反渗透如今是一种常用的方法。在脱脂乳工艺中，约9-35wt％的固体含量是可获得的，并且对于乳清工艺而言，约6-30wt％的固体含量是可获得的。但是，如果期望更高的固体含量，则需要考虑其他技术。反渗透对可获得的固体含量的可能高度有限制。用于反渗透的膜具有非常小的孔径，并且膜被设计为仅允许水通过。这个工艺要求在膜的高浓度侧施加高压。该工艺受渗余物的渗透压和膜过滤系统中的压力限制的限制。
蒸发器可以用来从牛奶加工系统中去除水分。蒸发器能够获得高达约40-50wt％的固体含量。然而，蒸发器是大而笨重的空间占用装置，不仅设备本身需要大量投资成本，而且常常需要额外的建筑物扩展。用于乳品企业的蒸发器的大小使得难以以简单的方式将其纳入到现有的处理单元和建筑物中。
需要寻找新的方法来以节约成本的方式增加脱脂乳或乳清的固体含量，而不需要对建筑物结构进行大量投资。
发明内容
本发明提供了一种用于增加脱脂乳或乳清的固体含量的方法，其可能降低能耗，并且不需要在工艺周围昂贵地增大建筑物结构。本发明还允许降低运输成本。
本发明的一个方面是提供一种用于生产脱脂乳或乳清的浓缩物的方法，其包括以下步骤：
提供脱脂乳或乳清的进料，
对所述进料进行反渗透以获得反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物，
以及
对该脱脂乳或乳清的浓缩物进行超滤以获得超滤渗透物和脱脂乳或乳清
的渗余物。
根据一个实施方式，该超滤渗透物返回到在反渗透之前的脱脂乳或乳清的进料中和/或返回到该反渗透之前作为进料。
根据一个实施方式，该超滤在1-45巴，优选地4-20巴的压力下进行。
根据一个实施方式，该超滤包含具有介于1 000和50 000kD之间，优选地介于1000和10 000kD之间，介于1 000和5 000kD之间的截留值的过滤元件。
根据一个实施方式，该脱脂乳或乳清的渗余物具有至少36wt％，优选地36-50wt％，优选地38-50wt％，优选地40-50wt％的固体含量。
根据一个实施方式，在反渗透之前不进行额外的超滤。
本发明的一个方面是提供一种用于生产脱脂乳或乳清的浓缩物的系统，其包括：
用于脱脂乳或乳清的进料器，
适于提供反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物的反渗透装置，以及
适于提供超滤渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物的超滤装置，
其中该超滤装置在该反渗透装置之后。
根据一个实施方式，该系统进一步包括再循环装置，该再循环装置适于将获得的超滤渗透物1)返回该反渗透装置之前的脱脂乳或乳清的进料中；和/或2)作为该反渗透装置的额外进料。
根据一个实施方式，该超滤装置包含具有介于1 000和50 000kD之间，优选地介于1 000和10 000kD之间，介于1 000和5 000kD之间的截留值的过滤元件。
根据一个实施方式，在该反渗透装置之前没有纳入额外的超滤装置。
附图说明
图1示出了具有UF渗透物的可选再循环的本发明系统和方法的示意图。
具体实施方式
本方法涉及增加脱脂乳或乳清的固体含量。对于牛奶加工而言，全脂牛奶可能会进行分离，从而提供奶油和脱脂乳。在奶酪制作中，在该工艺中获得的乳清可以分离为乳清奶油和乳清。
所获得的脱脂乳或乳清可以通过将其用作反渗透(RO)的进料来浓缩。RO提供RO渗透物，其可能主要包含水并且可以具有约0％TS的固体含量。RO还提供脱脂乳或乳清的浓缩物。这个阶段的固体含量可以是约6-35wt％TS。随后将获得的脱脂乳或乳清的浓缩物进行超滤(UF)。UF提供UF渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物。这个阶段的渗余物的固体含量可以是至少36wt％TS；例如36-50wt％、38-50wt％或40-50wt％。
在一个实施方式中，超滤渗透物返回到在反渗透之前的脱脂乳或乳清的进料中。替代性地，超滤渗透物其自身作为反渗透处理的进料返回。两者的组合也是可能的。
超滤可以在约1-45巴的压力，例如约4-20巴下进行。
超滤可以包含具有1 000-50 000kD，例如1 000-10 000kD或1 000-5 000kD的截留值的过滤元件。
根据本发明，可以在反渗透之前不进行额外的超滤。应该注意的是，已知的处理乳清的方法可以包含在使用反渗透处理UF渗透物之前用超滤(UF)预处理乳清。但是，应该注意的是，用本发明的方法获得的产品不同。超滤膜将去除反渗透前超滤膜中不存在的高分子量物质、胶体物质以及有机和无机聚合物分子。因此，根据本发明获得的渗余物与已知方法的渗余物在实质上不同。
本发明还涉及一种用于生产脱脂乳或乳清的浓缩物的系统，其包括用于脱脂乳或乳清的进料器，适于提供反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物的反渗透装置，以及适于提供超滤渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物的超滤装置。该超滤装置将连接在该反渗透装置之后。
该系统可以进一步包括再循环装置。该再循环装置将适于将所获得的超滤渗透物返回该反渗透装置之前的脱脂乳或乳清的进料中；和/或作为额外进料返回该反渗透装置中。如果超滤渗透物作为额外进料返回，则其可能与脱脂乳或乳清的进料或两者的组合没有任何关系。
该超滤装置可以包含具有1 000-50 000kD，例如1 000-10 000kD或1 000-5000kD的截留值的过滤元件。
根据一个实施方式，在该反渗透装置之前没有纳入额外的(一个或多个)超滤装置到该系统中。
图1示出了初始RO和随后的UF之间的关联。所披露的输出物是RO渗透物和UF渗余物。作为虚线披露的是UF渗透物的再循环，UF渗透物可以被引入到RO的输入进料中和/或作为单独进料被引入到RO中。
由于超滤使用与反渗透膜相比孔径更大的膜，所以在过滤期间可能有更高的通量。通量和总固体含量之间存在关联。随着固体含量的增加，通量由于膜中的堵塞更多而降低。因此，膜上的压力也增加。因为RO膜的孔径较小，所以RO膜上的压力比UF膜上的高得多。对于UF或RO膜而言，固体含量增加后，通量迟早会接近0。此时，总固体含量已达到其最大值。在工艺期间增加压力可能产生影响以增加一点固体含量。但是，这会给设备带来压力。高压工艺要求比低压工艺更昂贵的材料/装置。此外，一些活性牛奶或乳清工艺可能限于某些压力或可用空间以致于可能无法引入额外或较大的设备。通过提供先RO后UF的组合，令人惊讶地提供了一种以通量对于固体含量的变化不敏感的方式浓缩脱脂乳或乳清的途径。因此，可以在没有显着增加压力和/或减少通量的情况下获得更加浓缩的产品。

Claims (10)

1.一种生产脱脂乳或乳清的浓缩物的方法，其包括以下步骤：
提供脱脂乳或乳清的进料，
对所述进料进行反渗透以获得反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物，以及
对该脱脂乳或乳清的浓缩物进行超滤以获得超滤渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该超滤渗透物返回到该反渗透之前的该脱脂乳或乳清的进料中和/或返回到该反渗透之前作为进料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该超滤在1-45巴，优选地4-20巴的压力下进行。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中该超滤包含具有介于1000和50 000kD之间，优选地介于1 000和10 000kD之间，介于1 000和5 000kD之间的截留值的过滤元件。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中该脱脂乳或乳清的渗余物具有至少36wt％，优选地36-50wt％，优选地38-50wt％，优选地40-50wt％的固体含量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中在该反渗透之前不进行额外的超滤。
7.一种用于生产脱脂乳或乳清的浓缩物的系统，其包括：
用于脱脂乳或乳清的进料器，
适于提供反渗透渗透物和脱脂乳或乳清的浓缩物的反渗透装置，以及
适于提供超滤渗透物和脱脂乳或乳清的渗余物的超滤装置，
其中该超滤装置在该反渗透装置之后。
8.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括再循环装置，该再循环装置适于将获得的超滤渗透物1)返回到该反渗透装置之前的脱脂乳或乳清的进料中；和/或2)作为该反渗透装置的额外进料。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中该超滤装置包含具有介于1 000和50 000kD之间，优选地介于1 000和10 000kD之间，介于1 000和5 000kD之间的截留值的过滤元件。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中在该反渗透装置之前没有纳入额外的超滤装置。
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