МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ АЛЛЮЛОЗЫ
Мембранная очистка изомеризата аллюлозы
Начинать следует с анализа состава сахаров, содержания белков и коллоидов, цвета и золы в растворе после изомеризации. Для создания масштабируемой непрерывной технологической схемы мембранного разделения применяются методы осветления, фракционирования, установление границ концентрации и испытания реального образца.
На данной странице не представлена полная производственная линия по производству аллюлозы. Выбор мембран, назначение потоков и допустимый диапазон рабочих условий должны определяться исходя из характеристик исходного потока, целей по получению продукта и последующих технологических процессов.
Сначала необходимо определить целевые соотношения между алулозой, фруктозой, глюкозой и другими компонентами.
Оценить значение выхода продукта и извлечения для каждого потока UF, NF, а также потока, проходящего через мембрану для концентрирования.
Подключение к операциям по обесцвечиванию, ионному обмену, хроматографии, выпариванию или кристаллизации, заданным в проекте.
ОПРЕДЕЛИТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТОК
Сначала необходимо определить поток исходной воды, раствора, суспензии или потока, подлежащий обработке
В процессе производства алулозы раствор для подготовки ферментов на предшествующих технологических ступенях, раствор для изомеризации, а также готовый сироп или кристаллические продукты имеют различную химическую составляющую, 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 раствор для подготовки ферментов
Необходимо оценить содержание клеток, ферментных белков, твердых частиц и требования к осветлению на предшествующих технологических ступенях. Данный поток следует анализировать отдельно с использованием схемы осветления ферментационного раствора Схема осветления ферментационного раствора.
→
Раствор после изомеризации аллюлозы
Проводить проверку работоспособности мембран с учетом процессов осветления и контроля содержания белков, фракционирования сахаров и примесей, формирования градиентов концентрации, а также материального баланса всех потоков.
→
Сироп, раствор, используемый в процессе кристаллизации, 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
Для определения параметров выбора и объема проверки мембран используются шесть групп информации
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 сахара
Соотношения алулозы, фруктозы, глюкозы и других сахаров, а также методы анализа и допустимые пределы потерь.
Белки и коллоиды
Ферментативные белки, коллоиды, полисахариды, мелкие частицы и их возможная связь с целевым компонентом.
Цвет и зола
Цветовые вещества, зола, основные ионы и другие примеси, а также ограничения на исходный поток на последующих технологических ступенях.
Brix и диапазон физико-химических свойств
Brix, вязкость, температура, pH и вариации между партиями совместно влияют на процесс массопереноса, мембранное загрязнение и пределы концентрации.
Продукт и последующие технологические ступени переработки
Требования к целевому сиропу или кристаллизованному продукту, а также к границам взаимодействия 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 технические характеристики продукта должны быть утверждены в рамках объёма проекта.
МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
Осуществлять осветление, фракционирование и концентрирование с учётом нагрузки на устройства.
Приведённая ниже модульная схема служит основой для технических обсуждений; это не означает, что каждый проект обязан использовать все секции с мембранами. Фактическая последовательность операций, выбор мембран и наличие обходных путей определяются результатами испытаний реального образца и целями последующих технологических ступеней.
- 01Изомеризационный раствор и границы взаимодействия на предшествующих технологических ступеняхНеобходимо 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 последующих технологических ступеняхПодключение к устройствам для обесцвечивания, ионного обмена, хроматографии, выпаривания, кристаллизации или к другим операциям по обработке продукта
Трубчатые мембраны или UF не способны напрямую осуществлять 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 учет материального баланса для каждого сегмента мембраны
ВЗАИМОСВЯЗИ ПОТОКОВ
Каждый этап работы мембраны должен определять направление тока каждого потока
Не следует заранее считать пермеат продуктом, а концентрат отходами. Физическое состояние целевого компонента, селективность мембраны и назначение потоков на последующих ступенях в совокупности определяют, какие потоки будут считаться продуктом, а какие — извлекаемыми 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 последующих технологических ступенях.
- Формирование концентрата
- Определить способы извлечения, рециклинга, переработки или утилизации на основе характера взаимосвязи целевых сахаров и примесей в процессе обогащения.
Концентрат, пермеат мембраны и боковые потоки, предназначенные для восстановления характеристик после мойки
- 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
Перед началом масштабирования процесса необходимо подтвердить технологическую схему с помощью анализа профиля сахаров и материального баланса
Для определения направления распределения целевого компонента по потокам, выбора мембраны, характера мембранного загрязнения и эффективности восстановления характеристик после мойки следует использовать данные, полученные при обработке реального раствора для изомеризации, а не данные другого проекта, связанного с функциональными сахарами
- 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 допустимого диапазона рабочих условий, процесса мембранного загрязнения, восстановления характеристик после мойки и накопления компонентов
- 06Инженерное масштабированиеСоставление параметров, касающихся площади мембран, режима циркуляции, CIP, систем управления и связей с последующими технологическими ступенями
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для проведения первоначальной оценки необходимы данные об исходном потоке и выходе продукта
Данные, наиболее близкие к условиям непрерывной эксплуатации, дают более надежную основу для определения программы испытаний, задач мембранной ступени и границ инженерного масштабирования.
- Источник исходного потока
- Расположение ступени изомеризации, предшествующие технологические ступени, режим работы — пакетный или непрерывный, а также используемое оборудование для обработки
- Состав сахара
- Соотношения алулозы, фруктозы и глюкозы, методы анализа и целевые диапазоны значений
- Белки и коллоиды
- Белки ферментов, полисахариды, коллоиды, степень мутности, содержание твердых веществ и размер частиц
- Цвет и зола
- 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 последующие технологические ступени 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 объем образца, условия хранения и перевозки, SDS, продолжительность испытаний и условия непрерывного пилотирования
Условия ранее реализованных проектов не используются на этой странице как значения извлечения компонентов, чистоты продукта, светопропускания, энергопотребления, стоимости или эксплуатационные гарантии для нового проекта. Официальные значения определяются по результатам испытаний реального образца, пилотных испытаний и технического соглашения по проекту.
ПРОЕКТНЫЙ ОПЫТ
Подтверждены все технические записи, касающиеся процесса разделения алулозы с использованием мембран
Указанная производительность установки отражает опыт инженерной реализации процессов изомеризации алулозы с использованием мембран в растворной среде исключительно. Данное значение не является параметром проектирования, показателем эффективности работы или гарантией качества продукта для новых проектов.
Запись извлечения алулозы в ходе процесса изомеризации и последующей обработки раствора; указаны соответствующие показатели производительности
Реализованные мембранные ступени
Осветление и контроль белков на UF, фракционирование и очистка на NF, а также сопряжение с мембранным концентрированием
В открытых обезличенных данных о реализованном проекте указываются только производительность, тип исходного потока и соответствующие секции мембран. Информация о заказчике, годе внедрения, извлечении компонента, показателях продукта, энергопотреблении и стоимости не публикуется.
Фотографии системы, приведённые на этой странице, демонстрируют установленную схему с использованием мембран для получения функциональных сахаров. Они не относятся к конкретному объекту заказчика до утверждения связи между изображением и конкретным проектом.
ГРАНИЦЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Согласуйте задачи каждой мембранной ступени в полном производственном процессе
Plum выполняет подбор мембран, лабораторные и пилотные испытания, проектирование комплексных мембранных систем и инженерное сопряжение. 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 концентрации
- Испытания реального образца, пилотные испытания и материальный баланс
- Интегрированные сегменты мембран, CIP, приборы контроля и системы управления
- Монтаж, ввод в эксплуатацию, обучение персонала и поддержка при инженерном масштабировании
Уточнение деталей в зависимости от конкретного 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, нормативное соответствие и ответственность за подтверждение качества
- Боковые потоки, не связанные с мембранами, вспомогательные системы и показатели работы всего завода
СВЯЗАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Продолжить анализ секций мембраны и условий их проверки
Обзор бизнес-аспектов проектаМембранное разделение технологических жидкостей
Предшествующие технологические ступениОсветление ферментационного бульона и гидролизата
Основные технологические решенияСелективная нанофильтрация и фракционирование
Возможности проведения проверок эффективностиЛабораторные и пилотные испытания
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Вопросы и ответы по мембранному разделению раствора после изомеризации аллюлозы
Какую функцию выполняет каждая секция мембраны в технологической схеме получения аллулозы?
Трубчатые мембраны или UF преимущественно отделяют твердые частицы, белки, коллоиды и подходящие макромолекулярные примеси. NF фракционирует сахара и примеси в подтвержденных испытаниями условиях. Мембранное концентрирование рассматривают только при подходящих осмотическом давлении, вязкости и целях продукта.
Является ли пермеат от NF всегда потоком готового продукта аллулозы?
Нет. Зависимости между задержанием компонента и прохождением через мембрану для целевых сахаров, других сахаров, солей и примесей могут различаться в зависимости от типа мембраны. Назначение потока определяется путем анализа состава сахаров и учета материального баланса с учетом 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 проверок определяют, требуется ли сокращение, корректировка или сохранение применения хроматографии, ионного обмена или процедур обесцвечивания.
Почему после NF всегда необходим отсек с концентрирующей мембраной?
Не всегда. Необходимость установки такого отсека определяется концентрацией потока конечного продукта, осмотическим давлением, вязкостью, чувствительностью к теплу, условиями выпаривания или кристаллизации на последующих технологических ступенях, а также общим материальным балансом.
Почему требуются испытания реального образца исходного потока аллулозы?
Состав сахаров, наличие белков, пигментов, золы, солей, вязкость и остатки с предшествующих технологических ступеней совместно влияют на селективность мембраны, возникновение мембранного загрязнения и необходимость его устранения. 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, допустимый диапазон рабочих условий и производительность системы требуют проведения новых пилотных 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, цвет, содержание золы и основных ионов, значение Brix, вязкость, температуру, параметр pH, текущую технологическую схему, цели получения продукта, условия CIP, параметр SDS, а также объем имеющихся образцов.
ЗАПРОС ИСПЫТАНИЙ АЛЛЮЛОЗЫ
Передайте состав изомеризатаЗапросите испытания
Привести максимально подробную информацию о составе сахаров, белках и коллоидах, цвете и золе, значениях Brix и физических свойствах, текущей технологической схеме, целях последующих технологических ступеней, а также объеме имеющихся образцов. Специалист Plum сначала изучит предоставленные данные, затем определит необходимость сравнительных испытаний мембран, объем тестирования и требуется ли проведение пилотных испытаний.
Предоставленная информация используется исключительно для первоначальной оценки проекта. Она не является обязательством относительно графика проведения испытаний, качества продукта, инженерных показателей, соответствия нормативным требованиям или объема поставки.