МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ АЛЛЮЛОЗЫ
Мембранная очистка изомеризационного раствора аллюлозы
Сначала анализируют сахара, белки, коллоиды, цветность и зольность изомеризационного раствора. Затем на образце проверяют осветление, фракционирование и границы концентрирования для непрерывного масштабирования.
Здесь не представлена полная линия производства аллюлозы. Выбор мембран, назначение потоков и рабочий диапазон должны определяться исходя из характеристик исходного потока, целей по получению продукта и последующих технологических процессов.
Сначала определите целевой сахарный профиль между аллюлозой, фруктозой, глюкозой и другими компонентами.
Оцените распределение продукта между потоками UF, NF и мембранного концентрирования.
Мембранные стадии согласуют с обесцвечиванием, ионным обменом, хроматографией, выпариванием и кристаллизацией, предусмотренными проектом.
ОПРЕДЕЛИТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТОК
Сначала определите обрабатываемый производственный поток
В процессе производства аллюлозы ферментационная или ферментная среда, изомеризационный раствор и готовый сироп либо кристаллический продукт имеют разный состав, цели и распределение ответственности. Нельзя применять один и тот же тип мембраны только на основании того, что эти потоки относятся к одной и той же производственной линии.
Ферментационный раствор или поток подготовки ферментного препарата
Необходимо оценить содержание клеток, ферментных белков, твердых частиц и требования к осветлению на предшествующих стадиях. Данный поток следует анализировать отдельно с использованием схемы осветления ферментационного раствора Перейти к осветлению ферментационного раствора
→
Раствор после изомеризации аллюлозы
Проверьте осветление и удаление белков, фракционирование сахаров и примесей, границы концентрирования и материальный баланс всех потоков.
→
Сироп, кристаллизационный раствор или промежуточный продукт
Требования к характеристикам продукта, методы хроматографии или ионного обмена, процессы выпаривания и кристаллизации, а также ответственность за конечное качество должны быть отдельно подтверждены в рамках полной технологической схемы производства.
ОЦЕНКА ИСХОДНОГО ПОТОКА И ПРОДУКТА
Шесть групп данных для выбора и испытаний мембран
Предварительная оценка не основывается на фиксированной модели мембраны. Она начинается с определения того, что необходимо сохранить, что требует контроля, и куда в конечном итоге будет направлен каждый поток.
Состав сахаров
Соотношения аллюлозы, фруктозы, глюкозы и других сахаров, а также методы анализа и допустимые пределы потерь.
Белки и коллоиды
Ферментные белки, коллоиды, полисахариды, мелкие частицы и их возможная связь с целевым компонентом.
Цветность и зольность
Цветность, зольность, основные ионы и другие примеси, а также требования следующих стадий.
Brix, вязкость и температура
Brix, вязкость, температура, pH и различия между партиями совместно влияют на процесс массопереноса, мембранное загрязнение и пределы концентрации.
Продукт и следующие стадии переработки
Требования к целевому сиропу или кристаллическому продукту, а также к интерфейсам на этапах обесцвечивания, ионного обмена, хроматографии, выпаривания и кристаллизации.
CIP и границы контакта с продуктом
Допустимые средства очистки, температура очистки, материалы, соприкасающиеся с продуктом, и требования к продукту согласуются в границах проекта.
МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
Осветление, фракционирование и концентрирование по фактической нагрузке
Модульная схема ниже служит основой для обсуждения и не требует применения всех мембранных секций. Последовательность, мембраны и обходные линии определяют по испытаниям образца и требованиям следующих стадий.
- 01Изомеризационный раствор и границы взаимодействия на предшествующих стадияхНеобходимо уточнить характеристики исходного потока, состав сахара, а также режим подачи — пакетным или непрерывным способом
- 02Проводится предварительная обработка в соответствии с требованиямиПроводятся сравнительные испытания мембран, коррекция температуры и применяются другие меры для обеспечения стабильного прохождения через мембрану
- 03Осветление с использованием трубчатой мембраны и UFКонтролируются твердые вещества, белки, коллоиды и совместимые макромолекулярные примеси
- 04Очистка и фракционирование с применением NFС помощью сравнительных испытаний мембран определяются зависимости между задержанием компонента и прохождением через мембрану для целевых сахаров и примесей
- 05В случае необходимости вводится секция с концентрирующей трубчатой мембранойНеобходимо определить зону формирования концентрата, в которой значения осмотического давления, вязкости и стабильности пермеата будут приемлемыми
- 06Зоны дальнейшей переработки на следующих стадияхПодключение к устройствам для обесцвечивания, ионного обмена, хроматографии, выпаривания, кристаллизации или к другим операциям по обработке продукта
Трубчатые мембраны или UF не выполняют напрямую фракционирование сахаров с низкой молекулярной массой. Один лишь тип мембраны также не позволяет определить, какой именно поток NF будет считаться продуктом; для этого требуются анализ состава компонентов и материальный баланс для каждой мембранной стадии.
ВЗАИМОСВЯЗИ ПОТОКОВ
Для каждой мембранной стадии определите назначение потоков
Не следует заранее считать пермеат продуктом, а концентрат отходами. Физическое состояние целевого компонента, селективность мембраны и требования последующих стадий в совокупности определяют, какие потоки будут считаться продуктом, а какие — возвратными или боковыми.
Осветление и контроль содержания белка
- Осветленный поток.
- На основании результатов оценки потерь сахара, а также уровня белка и коллоидов определяется, направляется ли данный поток к устройству NF или к другому этапу переработки.
- Ретентат
- Определяются параметры рециклинга, извлечения или завершения процесса на основе уровня переноса целевого компонента, значений извлечения и условий утилизации отходов.
Очистка и фракционирование сахара
- Пермеат
- Провести сравнительные испытания мембран с последующей оценкой материального баланса для подтверждения фактического состава сахара, наличия примесей и целей их использования на следующих стадиях.
- Формирование концентрата
- Определить способы извлечения, рециклинга, переработки или утилизации на основе характера взаимосвязи целевых сахаров и примесей в процессе обогащения.
Концентрат, мембранный пермеат и промывные потоки
- Концентрат и пермеат мембраны
- Необходимо проводить отдельную проверку в соответствии с применимыми требованиями к качеству, чтобы определить, пойдут ли эти потоки в основную линию производства продукта, будут использоваться повторно в процессе или предназначены для последующей обработки
- Обработка очищающими средствами и сброс боковых потоков.
- Включите восстановление характеристик после CIP, сбросные потоки и инженерные ресурсы в полный материальный баланс вместе с основными продуктовыми потоками.
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПИЛОТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
До масштабирования подтвердите сахарный профиль и материальный баланс
Для определения направления распределения целевого компонента по потокам, выбора мембраны, характера мембранного загрязнения и эффективности восстановления после мойки следует использовать данные испытаний реального изомеризационного раствора, а не другого проекта по функциональным сахарам.
- 01Анализ полученных данныхНеобходимо уточнить источник исходного потока, целевой продукт, действующую технологию и условия взятия проб
- 02Анализ профиля сахаров и содержания примесейОпределение исходных значений для состава сахара, содержания белка, цвета, содержания золы и физических свойств материала
- 03Сравнительные испытания мембранСравнить мембраны для задач осветления, фракционирования и концентрирования
- 04Материальный баланс в лабораторных условияхАнализ целевых показателей сахара, примесей и изменений качества во всех потоках продукта
- 05Пилотные испытания в непрерывном режимеКонтроль рабочего диапазона, процесса мембранного загрязнения, восстановления после мойки и накопления компонентов
- 06Инженерное масштабированиеСоставление параметров, касающихся площади мембран, режима циркуляции, CIP, систем управления и связей со следующими стадиями
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для оценки нужны данные по исходному и продуктовому потокам
Данные, наиболее близкие к условиям непрерывной эксплуатации, дают более надежную основу для определения программы испытаний, задач мембранной ступени и границ масштабирования.
- Источник исходного потока
- Расположение ступени изомеризации, предшествующие стадии, режим работы — пакетный или непрерывный, а также используемое оборудование для обработки
- Состав сахаров
- Соотношения аллюлозы, фруктозы и глюкозы, методы анализа и целевые диапазоны значений
- Белки и коллоиды
- Белки ферментов, полисахариды, коллоиды, степень мутности, содержание твердых веществ и размер частиц
- Цветность и зольность
- Цветовые пигменты, зольность, электропроводность, основные ионы и другие наиболее значимые примеси
- Физические свойства
- Brix, вязкость, температура, pH, плотность, чувствительность к теплу и показатели вариабельности при пакетной обработке
- Продукт и следующие стадии переработки
- Требования к целевому сиропу или кристаллическому продукту и сопряжение с хроматографией, ионным обменом, выпариванием или кристаллизацией
- CIP и требования к контакту с продуктом
- Допустимые средства очистки, температура очистки, материалы, соприкасающиеся с мембраной, и технические характеристики получаемого продукта
- условия верификации
- Доступный объём образца, условия хранения и перевозки, SDS, продолжительность испытаний и условия непрерывного пилотирования
Условия ранее реализованных проектов не используются здесь как значения извлечения компонентов, чистоты продукта, светопропускания, энергопотребления, стоимости или гарантий эксплуатации для нового проекта. Официальные значения определяются по результатам испытаний образца, пилотных испытаний и технического соглашения по проекту.
ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ
Проектный пример мембранного разделения аллюлозы
Указанная производительность установки отражает опыт промышленного мембранного разделения изомеризационного раствора аллюлозы. Данное значение не является параметром проектирования, показателем эффективности работы или гарантией качества продукта для новых проектов.
Обезличенная проектная запись по изомеризационному раствору аллюлозы
Реализованные мембранные ступени
UF-осветление, NF-фракционирование и мембранное концентрирование
В открытых обезличенных данных о реализованном проекте указываются только производительность, тип исходного потока и соответствующие мембранные стадии. Информация о заказчике, годе внедрения, извлечении компонента, показателях продукта, энергопотреблении и стоимости не публикуется.
Фотографии системы, приведённые здесь, демонстрируют установленную схему с использованием мембран для получения функциональных сахаров. Без отдельной подписи эти фотографии показывают соответствующую систему и не привязаны к конкретному проекту.
ГРАНИЦЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Согласуйте роль каждой мембранной стадии в производстве
Plum выполняет подбор мембран, лабораторные и пилотные испытания, проектирование мембранных систем и инженерные интерфейсы. Ферментативная изомеризация, качество очищенного продукта и немембранные операции определяются отдельно для каждого проекта.
Plum может предоставить
- Предварительный анализ раствора после изомеризации, содержания целевых сахаров и профиля примесей
- Сравнительные испытания мембран для осветления, NF для фракционирования и мембранного концентрирования
- Испытания образца, пилотные испытания и материальный баланс
- Мембранные блоки, CIP, КИП и системы управления
- Монтаж, ввод в эксплуатацию, обучение персонала и поддержка при инженерном масштабировании
Согласуется для проекта
- Ферментативная изомеризация, препараты ферментов и условия реакции
- Обесцвечивание, ионный обмен, хроматография, выпаривание и кристаллизация
- Технические характеристики готового продукта, методы анализа и ответственность за качество
- Требования к материалам, контактирующим с продуктом, соответствие нормативным требованиям и ответственность за подтверждение качества
- Боковые потоки, не связанные с мембранами, вспомогательные системы и показатели всей производственной линии
СВЯЗАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Связанные мембранные стадии и испытания
Обзор бизнес-аспектов проектаМембранное разделение технологических жидкостей
Предшествующие стадииОсветление ферментационного бульона и гидролизата
Основные технологические решенияСелективная нанофильтрация и фракционирование
Возможности проведения проверок эффективностиЛабораторные и пилотные испытания
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Частые вопросы по мембранной очистке аллюлозы
Какую функцию выполняет каждая мембранная стадия в производстве аллюлозы?
Трубчатые мембраны или UF преимущественно отделяют твёрдые частицы, белки, коллоиды и подходящие макромолекулярные примеси. NF фракционирует сахара и примеси в условиях, подтверждённых испытаниями. Мембранное концентрирование рассматривают только при подходящих осмотическом давлении, вязкости и целях продукта.
Всегда ли NF-пермеат является готовым продуктом аллюлозы?
Нет. Задержание и прохождение целевых сахаров, других сахаров, солей и примесей через мембрану различаются в зависимости от типа мембраны. Назначение потока определяется путем анализа состава сахаров и учета материального баланса для реального исходного потока.
Может ли мембранная сепарация заменить хроматографию, ионный обмен или процедуры обесцвечивания?
Универсального ответа не существует. Мембраны способны выполнять одну или несколько функций сепарации, однако цели получения продукта, состав примесей и результаты испытаний определяют, следует ли исключить, изменить или сохранить хроматографию, ионный обмен или обесцвечивание.
Всегда ли после NF нужна мембранная стадия концентрирования?
Не всегда. Необходимость такой стадии определяется концентрацией целевого потока, осмотическим давлением, вязкостью, чувствительностью к теплу, условиями выпаривания или кристаллизации на следующих стадиях, а также общим материальным балансом.
Почему требуются испытания образца изомеризационного раствора аллюлозы?
Состав сахаров, наличие белков, пигментов, золы, солей, вязкость и остатки с предшествующих стадий совместно влияют на селективность мембраны, загрязнение мембраны и программу мойки. Данные, полученные при работе с другим проектом, связанным с функциональными сахарами, не могут заменить такие испытания.
Гарантирует ли мембранная система требования к контакту с продуктом и его конечным характеристикам?
Нет. Материалы, соприкасающиеся с продуктом, процедуры очистки, технические характеристики готового продукта, методы анализа и соответствующие нормативные требования требуют отдельной проверки и верификации в рамках данного проекта.
Может ли запись 2 900 m³/d служить гарантией для нового проекта?
Нет. Эта цифра относится исключительно к открытым обезличенным данным о проектной производительности в прошлом. Для нового проекта выбор мембран, качество исходного потока, рабочий диапазон и производительность системы требуют новых испытаний и подтверждения в техническом соглашении.
Какая информация и образцы требуются для предварительной оценки?
Укажите источник раствора после изомеризации аллюлозы, состав сахаров, содержание белков и полисахаридов, цветность, зольность и основных ионов, значение Brix, вязкость, температуру, pH, текущую технологическую схему, цели получения продукта, условия CIP, паспорт безопасности (SDS) и объём доступного образца.
ЗАПРОС ИСПЫТАНИЙ АЛЛЮЛОЗЫ
Передайте состав изомеризатаЗапросите испытания
Предоставьте данные о составе сахаров, белках и коллоидах, цветности и зольности, значениях Brix и физических свойствах, текущей технологической схеме, требованиях следующих стадий, а также объёме доступного образца. Специалисты Plum сначала изучат предоставленные данные, затем определят необходимость сравнительных испытаний мембран, объём испытаний и необходимость пилотирования.
Данные предназначены для первичной оценки и не устанавливают сроки испытаний, качество продукта, соответствие нормативным требованиям, инженерные показатели или объём поставки.