Мембранное разделение технологических жидкостей
Мембранное разделение технологических жидкостей
Для ферментационных растворов, функциональных сахаров, молочной кислоты, растительных экстрактов, соков, приправ и биофармацевтических сред Plum разрабатывает схемы осветления, очистки, фракционирования, концентрирования и возврата компонентов.
Раздел посвящён производственным потокам, содержащим продукт или ценные компоненты. Критерии их оценки отличаются от критериев очистки промышленных стоков перед сбросом.
- 01Определите целевые показатели качества выходного продуктаКакие компоненты необходимо сохранить, а какие — удалить
- 02Установите требуемую степень разделенияОсветление, очистка, фракционирование или концентрирование
- 03Испытания образцаОценка типа мембраны и определение рабочего диапазона
- 04Пилотные испытанияПроверка устойчивости к непрерывной эксплуатации и восстановление после мойки
- 05Инженерное масштабированиеУстановление исходных параметров и взаимосвязей для каждой ступени мембранной системы
Начните с цели разделения и требований к продукту
Сначала определите цель разделения и требования к продукту
Сначала определяют целевые компоненты, примеси, требования к продукту, допустимые потери, следующие стадии и условия мойки. Мембраны могут применяться на одной или нескольких стадиях разделения, однако они не всегда способны заменить традиционные методы очистки.
Три ключевых вопроса, касающихся технологического потока
Что сохранить, что удалить и куда направить продукт?
- Целевые компоненты
- Сахара, органические кислоты, активные вещества, ароматические соединения или иные ценные продукты
- Основные виды примесей
- Клетки, частицы, коллоиды, белки, пигменты, соли и низкомолекулярные побочные продукты
- Взаимодействие со следующими стадиями
- Ионообменные смолы, методы хроматографии, выпаривание, кристаллизация, сушка, процессы ферментации и розлив готовой продукции
Осветление исходного потока
Клетки, частицы, коллоиды и макромолекулярные примеси отделяют, чтобы подготовить поток к последующей очистке.
Предварительная оценка: содержание твердых веществ, размер частиц, вязкость, температура и характер мембранного загрязненияОчистка и фракционирование
Проводится оценка возможностей обесцвечивания, удаления солей, контроля примесей и молекулярного фракционирования в зависимости от состава и поставленных задач
Предварительная оценка: требуемые компоненты, закономерности их удержания, химия солей и параметры качества готовой продукцииКонцентрирование и возврат ценных компонентов
При необходимости продукт концентрируют, ценные компоненты возвращают в процесс или снижают нагрузку на последующее термическое концентрирование.
Сначала необходимо провести оценку осмотического давления, вязкости, предельной концентрации и стабильности продукта.Защита следующих стадий
Следует контролировать содержание частиц, уровень мембранного загрязнения и изменчивость исходного потока перед установкой ионообменной смолы, NF, RO, выпаривания или кристаллизации.
Сначала следует оценить ограничения последующих ступеней, параметры очистки, потери материала и границы ответственности на стыках технологических процессов.Группы областей применения
Шесть групп технологических потоков
Области применения сгруппированы по задаче обработки и продуктовой цели, а не по названию мембраны. Тем не менее для каждого проекта требуется независимая проверка состава исходного материала, требуемого качества продукта, текущей технологической схемы и наличия образцов.
01 · САХАРА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДЫ
Функциональные сахара и сахара из крахмала
Оценивают осветление, очистку, фракционирование и концентрирование с учётом твёрдых частиц, белков, коллоидов, пигментов, солей и состава сахаров.
- Типичные виды потоков
- Аллулоза, сахара из крахмала, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и разбавленные сахарные растворы
- Цели разделения
- Осветление, удаление примесей, фракционирование, концентрирование и повторное использование продукта, а также защита последующих ступеней кристаллизации
- Подтвердите сначала
- Состав сахаров, Brix, вязкость, цвет, белки и коллоиды, соли, а также требования к качеству продукта
Очистка раствора после изомеризации аллюлозы с использованием трубчатых мембран
Осветление гидролизата крахмальных сахаров посредством трубчатых мембран
Непрерывная очистка кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы с помощью мембран
Мембранное концентрирование и повторное использование разбавленного сахарного потока
02 · Ферментация и биопроизводство
Ферментационные растворы и гидролизаты
Трубчатые мембраны позволяют отделять клетки, твердые частицы и отдельные макромолекулярные примеси, обеспечивая более стабильный исходный поток для последующих ступеней обесцвечивания, очистки с использованием ионообменной смолы, NF и RO.
- Типичные виды потоков
- Биологические ферментационные растворы, гидролизаты и прочие промежуточные продукты биотехнологического производства
- Цели разделения
- Отделение клеток и твердых частиц, осветление, удаление примесей и защита последующих этапов очистки
- Подтвердите сначала
- Структура клеток, твердые частицы, белки, вязкость, температура, условия работы pH и CIP, а также чувствительность к нагреванию
03 · МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА И ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ
Молочная кислота и другие органические кислоты
Для молочной кислоты оценивают NF-обесцвечивание, удаление примесей и фракционирование; для конденсата — возврат кислоты и пригодность пермеата к повторному использованию.
- Типичные виды потоков
- Потоки L-молочной кислоты и других органических кислот, требующие деликатной очистки
- Цели разделения
- Обесцвечивание, удаление примесей, извлечение целевого компонента и подготовка стабильного исходного потока для выпаривания или кристаллизации
- Подтвердите сначала
- Концентрация кислоты, остаточные сахара, окраска, соли, температура, параметры работы pH, цель извлечения и метод анализа
04 · Экстракты растительного происхождения
Растительные экстракты
С учётом состава активных веществ и примесей оценивают возможности осветления, удаления примесей, фракционирования, обессоливания и концентрирования. В данном разделе не приводятся никакие утверждения относительно эффективности продукта.
- Типичные виды потоков
- Растительное сырье, компоненты, пригодные для пищевой и фармацевтической промышленности, а также натуральные экстракты
- Цели разделения
- Удаление взвешенных частиц и коллоидов, фракционирование компонентов, их очистка и концентрирование при низких температурах
- Подтвердите сначала
- Целевые компоненты, распределение молекул по массе, растворитель, цвет, температура, вязкость и технические характеристики продукта
05 · Пищевая промышленность, соки и приправы
Продукты питания, напитки и приправы
Для соков, виноматериалов, соевого соуса, уксуса и сходных потоков оценивают удаление пектина, коллоидов, мелких частиц и микроорганизмов.
- Типичные виды потоков
- Соки и соковые смеси, виноматериалы, соевый соус, уксус и прочие пищевые потоки
- Цели разделения
- Осветление, контроль частиц и коллоидов, обеспечение стабильности продукта, а также интеграция с последующими ступенями концентрирования или розлива.
- Подтвердите сначала
- Brix, пектин, вязкость, мутность, температура, параметры вкуса и цвета, CIP, а также требования к контакту с пищевыми продуктами.
06 · Биофармацевтика и ценные жидкие среды
Биофармацевтические и иные ценные технологические жидкости
Мембранные стадии применяют для осветления, фракционирования, очистки и концентрирования. Страница не подтверждает стерильность, качество лекарственного продукта или нормативное соответствие.
- Типичные виды потоков
- Нуклеозиды, продукты ферментации и прочие ценные биохимические технологические потоки
- Цели разделения
- Осветление, удаление примесей, фракционирование, концентрирование и снижение нагрузки на последующие ступени с использованием ионообменной смолы или доочистки
- Подтвердите сначала
- Характеристики целевой молекулы, наличие примесей, термочувствительность, состав растворителей, требования безопасности, параметры CIP и SIP, а также границы ответственности по нормативным требованиям
Модульная технологическая схема разделения
Мембранные стадии определяет задача разделения
Выбор каждой ступени зависит от состава целевого компонента, наличия примесей, требований к качеству выходного продукта, рабочего диапазона и особенностей следующих стадий. Не во всех проектах требуется применение всех перечисленных этапов
- 01Предварительная обработка исходного потокаОценка, усреднение, регулирование температуры, а также необходимые реакции и подготовка
- 02Осветление с применением трубчатых мембранОтделение твердых частиц, включая клетки, частицы, коллоиды и высококонцентрированные суспензии
- 03UF фракционированиеОценка контроля за макромолекулярными примесями на основе их молекулярной массы и взаимосвязей между компонентами
- 04Очистка / обессоливание с использованием NFПрименение кривых удержания для оценки эффективности обесцвечивания, удаления примесей, обессоливания и разделения компонентов
- 05Концентрирование с использованием ROСнижение тепловой нагрузки на последующих ступенях при условии допустимости осмотического давления и стабильности выхода продукта
- 06Последующая очисткаСвязь с ионообменными смолами, методами хроматографии, выпариванием, кристаллизацией, сушкой или фасовкой
Под «удалением микроорганизмов» в данном разделе понимается исключительно задача контроля содержания клеток или микроорганизмов в рамках проекта. Это не подразумевает автоматически получение стерильного продукта, асептической упаковки или применение фильтрации, гарантирующей стерильность.
Испытания образца и пилотные испытания
До масштабирования определите рабочие границы мембраны
Если по документам нельзя определить состав, требования к продукту, загрязнение мембран или восстановление после мойки, схему подтверждают испытаниями образца и, при необходимости, непрерывным пилотированием.
- 01Предварительный анализ данных
Проанализируйте состав среды, целевые компоненты, SDS, действующую схему и методы анализа.
- 02Сравнительные испытания мембран
Сравните материалы и классы мембран, а также удержание и прохождение целевых компонентов.
- 03Лабораторные испытания
Оценивайте удельный поток, качество выходного продукта, характер мембранного загрязнения и восстановление после мойки.
- 04Проведение пилотных испытаний в непрерывном режиме
Проверьте стабильность работы системы при циркуляции потока, управлении и эксплуатации в условиях, приближенных к промышленным.
- 05Инженерное масштабирование
Определите необходимые параметры для проектирования: площадь мембраны, технологическая схема, режимы мойки, материальный баланс и интерфейсные характеристики.
Ознакомьтесь с возможностями проведения испытаний образцов и пилотной проверки
Распределение и аналитические результаты по целевым компонентам и основным примесям в согласованных условиях.
Границы испытаний по удельному потоку, давлению, температуре, коэффициенту концентрации и сопутствующим параметрам.
Динамика загрязнения, совместимость моющих средств и восстановление после мойки.
Исходные данные для непрерывной работы, материального баланса, сочетания мембранных стадий и смежных процессов.
Инженерные аспекты и границы ответственности
Уточните роль мембраны в общей схеме
Plum выполняет испытания, проектирование, системную интеграцию и пусконаладку мембранных стадий. Рецептуру продукта, нормативную ответственность и немембранные стадии согласовывают отдельно для каждого проекта.
Возможности PLUM
- Предварительный анализ данных о технологическом потоке, требуемом качестве продукта и степени разделения.
- Оценка материалов мембран, их типов, классов разделения и возможных комбинированных технологических схем.
- Испытания образца, проведение пилотных испытаний и выработка рекомендаций по инженерному масштабированию.
- Интеграция мембранных ступеней, систем циркуляции, CIP, средств измерения и систем управления.
- Ввод в эксплуатацию мембранной системы, обучение персонала и сопровождение в процессе эксплуатации.
Данные требуется уточнять отдельно для каждого проекта.
- Подготовка исходного сырья, процессы ферментации и реакции, а также этапы очистки без применения мембран
- Ионообменные смолы, методы хроматографии, выпаривание, кристаллизация, сушка и асептические системы
- Рецептура продукта, органолептические требования, нормы контакта с пищевыми продуктами и регуляторная ответственность
- Строительство объекта, инженерные сети, магистральные трубопроводы и общезаводская автоматизация
- Выход продукта, степень очистки, энергопотребление, срок службы мембраны и условия предоставления окончательных гарантий
ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ
Оценку проводят на реальном потоке и релевантных мембранных стадиях
Приводятся только подтверждённые обезличенные данные проектов и области применения. Названия заказчиков не раскрываются, а имеющиеся сведения не могут служить исходными параметрами проектирования или гарантиями качества для нового проекта
Опубликованные сведения о работе производственной линии
NF-система очистки молочной кислоты 20 m³/h
Связано с записью о производственной линии 50 000 t/a Демонстрирует опыт в области очистки молочной кислоты и масштабирования технологического решения NF. Не подразумевает извлечение компонентов, гарантий по чистоте или стоимости для иных проектов.
Осветление сока
Пример применения метода осветления в обработке натурального сока
Для новых видов фруктов, составов и целей производства требуются испытания образца.
Ферментация и производство функциональных сахаров
Непрерывное осветление с помощью мембран с последующей очисткой продукта
Опубликованные данные о производительности и показателях проектов остаются недоступными до завершения процедуры утверждения.Для каждого проекта требуется отдельная оценка параметров потока, методов анализа, требований к качеству продукта, температурного режима, условий очистки и длительности непрерывной эксплуатации.
Ресурсы
Подготовьте данные для испытаний и оценки
Возможности проведения валидацииРуководство по тестированию образцов и проверке в пилотном режиме
Подготовка проектаАнкета для оценки проекта
Начало работы с применением технологииТехнологическое решение для осветления соков
Проектные примерыРезультаты очистки молочной кислоты с использованием NF
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ
Часто задаваемые вопросы по мембранному разделению технологических жидкостей
Чем отличается мембранное разделение технологических жидкостей от обработки промышленных сточных вод?
При проектировании мембранных систем для технологических жидкостей в первую очередь учитываются компоненты, подлежащие удержанию, примеси, подлежащие удалению, требуемое качество продукта, потери материала и следующие стадии. В случае проектов по очистке промышленных сточных вод основное внимание уделяется условиям сброса, повторному использованию, снижению нагрузки на окружающую среду и обращению с загрязнителями и концентратами. Критерии оценки для этих двух типов проектов не идентичны.
Какой вариант технологической схемы следует выбрать: трубчатые мембраны, UF, NF или RO?
Для каждой ступени необходимо оценить содержание частиц и коллоидов, молекулярную массу целевых компонентов, характер примесей, химический состав солей, осмотическое давление, вязкость, температуру и условия очистки. В схеме может применяться только одна ступень либо комбинация с ионообменными смолами, хроматографией, выпариванием или кристаллизацией.
Для каких проектов целесообразно проводить предварительные испытания на образцах или пилотные испытания?
Лабораторные испытания обычно проводятся в первую очередь при работе с новыми видами сырья, новыми составами, продуктами высокой ценности, изменчивыми исходными потоками, чувствительными целевыми компонентами, непредсказуемым поведением в условиях мембранного загрязнения и очистки, а также при отсутствии данных о непрерывной эксплуатации. Пилотные испытания проводят для подтверждения устойчивости процесса и получения данных для инженерного проектирования.
Какое количество образца требуется, и сколько времени займут испытания?
Объём образца и сроки испытаний определяются типом мембраны, объёмом циркулирующей жидкости, перечнем анализов, требуемой концентрацией, длительностью непрерывной работы и условиями безопасности образца. После анализа исходных данных Plum определяет требуемый объём образца и программу испытаний; универсальные сроки заранее не устанавливаются.
Можно ли использовать результаты лабораторных и пилотных испытаний в качестве гарантий для полномасштабного проекта?
Нет. Результаты испытаний применимы только к конкретному образцу, оборудованию, методу анализа и условиям эксплуатации. Гарантии полномасштабного проекта определяются по результатам масштабирования, проектным ограничениям и утверждённому техническому соглашению.
Под «удалением микроорганизмов» подразумевается обеспечение стерильности?
Нет. В данном контексте удаление микроорганизмов означает лишь их контроль. Обеспечение стерильности продукта, фильтрация согласно стерилизационным стандартам, SIP, асептический розлив и соответствие нормативным требованиям требуют отдельного проектирования, валидации и четкого распределения ответственности.
Какую информацию необходимо предоставить для предварительной оценки?
Укажите источник и состав жидкости, целевые компоненты и примеси, объём партии или расход, температуру, pH, вязкость/Brix, твёрдые вещества, действующую схему, требования к продукту, CIP и доступный объём образца. Приложите анализы, SDS, спецификацию продукта и схему процесса.
Необходимо провести испытания образца
Передайте данные потока для испытаний
Укажите целевые компоненты, примеси, текущую схему, требования к продукту и доступный объём образца. Plum определит программу испытаний и дальнейшие действия.
Предоставленная информация используется исключительно для первичной оценки и не подразумевает обязательств по составлению графика испытаний, обеспечению качества продукта, соблюдению нормативных требований, определению инженерных показателей или объёму поставок.