低溫牛奶濃縮機
(非蒸汽濃縮設備)
摘 要
利用低溫牛奶濃縮機濃縮牛奶,可以將固含量由12—13%濃縮至24—26%。
每脫一噸水運行成本約20-30元,遠低于蒸汽能耗。
運行費用與蒸發(fā)相比,每脫一噸水可降低單耗70—100元。
設備制作安裝調試周期為2—3個(gè)月。
設備回收期為5—6個(gè)月。
關(guān)鍵詞:膜濃縮 替代預蒸 節約蒸汽 降低能耗 運行費用低 設備回收期短
一、原理簡(jiǎn)介
低溫牛奶濃縮機,采用膜分離技術(shù)對牛奶進(jìn)行濃縮。在壓力的驅動(dòng)下牛奶進(jìn)入反滲透膜組件后水透過(guò)膜,其他脂肪、蛋白、乳糖等大分子被截留,從而達到濃縮的目的。低溫牛奶濃縮機,可以將牛奶濃縮一倍,將固含量由12—13%濃縮至24—26%。
膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組份的選擇透過(guò)性能來(lái)分離、提純和濃縮目的產(chǎn)物的新型分離技術(shù),膜分離過(guò)程是一種無(wú)相變、低能耗物理分離過(guò)程,具有高效、節能、無(wú)污染、操作方便和用途廣等特點(diǎn),是當代公認的*先進(jìn)的化工分離技術(shù)之一。膜分離技術(shù)可作為一種清潔生產(chǎn)工藝,代替傳統的蒸餾濃縮、高速離心分離、萃取、離子交換樹(shù)脂吸附、生化處理中沉降等工藝,膜分離技術(shù)應用的領(lǐng)域涉及電力、電子、化工醫藥、輕工、生物、食品飲料、市政、環(huán)保等行業(yè),應用范圍廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大,是其它任何一種化工分離技術(shù)無(wú)法替代的,被國外稱(chēng)為二十一世紀*有發(fā)展前途的十大高新技術(shù)之一。
膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾、反滲透、液膜、滲透汽化、擴散滲析等。液體分離膜的分類(lèi),根據待分離物質(zhì)的大小,依次可分為微濾、超濾、納濾、反滲透,它們的分離范圍如下所示:
下面對在此工程中應用到的反滲透作簡(jiǎn)要介紹:
反滲透膜分離機理:
溶劑與溶質(zhì)透過(guò)膜的機理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解,然后在化學(xué)位差的推動(dòng)力下,從膜的一側向另一側進(jìn)行擴散,直至透過(guò)膜。溶劑和溶質(zhì)在膜中的擴散服從菲克(Fick)定律,這種模型認為溶劑和溶質(zhì)都能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面,以化學(xué)位差為推動(dòng)力(常用濃度差或壓力差來(lái)表示),分子擴散使它們從膜中傳遞到膜下部。因此,物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴散系數,而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴散系數比溶劑小得越多,高壓下水在膜內移動(dòng)速度就越快,因而透過(guò)膜的水分子數量就比通過(guò)擴散而透過(guò)去的溶質(zhì)數量更多。
反滲透是滲透的一種反向遷移運動(dòng),是一種在壓力驅下借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)的分離方法,其孔徑大約在5~10?。它已廣泛應用于各種液體的提純與濃縮,其中*普遍的應用實(shí)例便是在水處理工藝中,用反滲透技術(shù)可將原水中的無(wú)機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)去除,以獲得高質(zhì)量的純凈水。目前應用*廣泛的是卷式聚酰胺復合膜,其水通量和脫除率會(huì )受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和PH值等的影響。
反滲透工作原理:
卷式膜組件示意圖
二、膜分離濃縮法的優(yōu)點(diǎn)
膜在處理低濃度牛奶中的優(yōu)點(diǎn):
1能耗小,整套濃縮設備采用膜分離裝置,只需使用電能。隨著(zhù)國家能源供應的日趨緊張,煤、石油、天然氣等一些不可再生資源的價(jià)格不斷上漲,傳統蒸汽濃縮設備的濃縮成本越來(lái)越高。WTM-8040G系列濃縮設備在運行過(guò)程中除了電能消耗之外,無(wú)需其它能源,濃縮成本遠遠小于傳統蒸汽濃縮設備, 節能效益明顯。
2提高產(chǎn)品品質(zhì)。由于WTM-8040G系列濃縮設備是在常溫下(20-40℃)運行,濃縮牛奶所需的時(shí)間短,其品質(zhì)等相對于傳統蒸發(fā)工藝亦有明顯提升。
4無(wú)污染,常溫常壓下進(jìn)行分離,無(wú)化學(xué)變化,不會(huì )給環(huán)境帶來(lái)任何污染。
5維護簡(jiǎn)單,降低單元操作費用。傳統的濃縮系統需要消耗熱能、電能,并需要真空及冷卻系統配套,操作煩瑣。WTM-8040G系列濃縮設備在運行的過(guò)程中,操作人員只需切換相關(guān)的閥門(mén)即可保障設備的正常運行。
6分離出的水可回用到前段工藝,不僅節約水費,而且大大減少污水后處理費用。低濃度牛奶經(jīng)膜元件過(guò)濾后,過(guò)濾后的出水無(wú)色透明、無(wú)大分子有機物、無(wú)菌,能夠用于生產(chǎn)回用。
7膜系統占地小,系統全封閉運行,無(wú)異味產(chǎn)生。
8產(chǎn)能設計靈活。WTM-8040G系列濃縮設備可以根據用戶(hù)的個(gè)性化需要而設計,每小時(shí)可去除水5--50噸。
9采用觸摸屏自動(dòng)控制系統,可實(shí)現全自動(dòng)化連續運轉。
三、牛奶
牛乳的化學(xué)成分很復雜,經(jīng)證實(shí)至少有100多種化學(xué)成分,但主要由水、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、維生素、酶類(lèi)、無(wú)機鹽等物質(zhì)組成。牛乳中的乳糖和部分可溶性鹽類(lèi)形成真溶液,其微粒直徑小于1nm;蛋白質(zhì)和不溶性的無(wú)機鹽類(lèi)形成膠體懸浮液,其微粒直徑為1~100nm;脂肪球的直徑為0.1~100um,絕大部分為2~5um,牛乳是由上述三種體系組成的均勻、穩定的膠體性液體。人們習慣根據分離的方式對牛乳的組成進(jìn)行分類(lèi),因此,牛乳的組成可以表示為:
乳品生產(chǎn)中的常見(jiàn)工藝:
1、乳粉生產(chǎn)工藝
乳粉是以乳或乳產(chǎn)品為原料,經(jīng)濃縮、干燥工藝制成的固態(tài)乳產(chǎn)品,其中可以根據需要添加糖和其他營(yíng)養素。
全脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程為:原料驗收——凈化——冷卻——貯存——標準化——預熱殺菌——真空濃縮——過(guò)濾——噴霧干燥——冷卻——過(guò)篩——包裝——檢驗——出廠(chǎng)。
2、煉乳生產(chǎn)工藝
煉乳(Condensed Milk)是一種濃縮乳制品,它是將新鮮牛奶經(jīng)過(guò)殺菌處理后,蒸發(fā)除去其中大部分的水分而制得的產(chǎn)品。其工藝流程如下:
原料乳預處理→預熱殺菌→真空濃縮→加糖→冷卻結晶→裝罐→ 封罐→包裝→檢驗→成品
在奶粉和煉乳的生產(chǎn)工藝中都需將牛奶進(jìn)行濃縮,現在國內大多奶粉、煉乳生產(chǎn)廠(chǎng)家都用真空濃縮的工藝生產(chǎn),真空濃縮存在蒸發(fā)過(guò)程能耗高的特點(diǎn),在國家大力推行節能降耗的形勢下,生產(chǎn)廠(chǎng)家都在積極尋找一條節約能耗,減少煤炭消耗量的新工藝。受廠(chǎng)家委托,杭州沃騰膜工程有限公司結合自身多年的膜工程運行經(jīng)驗開(kāi)發(fā)應用膜法濃縮牛奶的工藝解決目前遇到的問(wèn)題。
利用膜法濃縮牛奶:
1、可處理牛奶成分
可處理母液成分以牛奶濃度為12—13%。
2、處理后可達到的技術(shù)指標
濃縮液牛奶濃度為24-26%,排放液牛奶濃度在0.05%以下。
四、處理流程框圖
五、工藝流程簡(jiǎn)介
牛奶收集到儲槽V101中,由于牛奶中在收集運輸過(guò)程中可能會(huì )有雜質(zhì)物,在設備中設置過(guò)濾器起到保護膜元件的作用。牛奶經(jīng)增壓泵P101泵入過(guò)濾器L102。然后經(jīng)高壓泵P102泵入膜組件M101,經(jīng)膜組件分離后,濃縮液濃度達到要求,直接送入下一工序;淡液回收用于其他工段,在本系統也用作膜組件沖洗用水。
六、與蒸發(fā)工藝相比所具有的特點(diǎn)
膜法濃縮牛奶系統與原有蒸發(fā)系統相比具有如下特點(diǎn)
牛奶經(jīng)膜分離技術(shù)處理,透過(guò)液排放或回用作工藝用水,提高水資源的回收率;濃縮液送入下一工序。本方案處理工藝簡(jiǎn)單,維護簡(jiǎn)單,無(wú)二次污染,和蒸發(fā)系統配合可大大降低生產(chǎn)成本和操作費用。
七、與其他膜公司工藝相比所具有的特點(diǎn)
杭州沃騰膜公司的牛奶膜濃縮設備與其他膜公司類(lèi)似設備相比具有如下特點(diǎn)
八、經(jīng)濟分析
如果按照濃縮前200噸牛奶計算,經(jīng)過(guò)濃縮,過(guò)程中脫水100噸變成100噸濃縮牛奶。 如果這個(gè)過(guò)程改用膜法濃縮,則:
假設常規蒸發(fā)濃縮脫出一噸水費用為100元,則每天為100*100=10000元。
如果改用膜法濃縮,按照脫出一噸水費用為15元,加上膜元件更換設備維護10元。則每天需要(15+10)*100=2500元。
每天節約10000-2500=7500元=0.75萬(wàn)元。
一年按照330天計算,可以節約0.75*330=247.5萬(wàn)元。 而設備的價(jià)格遠低于節省的費用。
九、中試試驗
我公司可以提供免費中試試驗,歡迎有意向的公司與我們取得聯(lián)系,共同為貴公司的節能降耗努力。
附錄:設備外觀(guān)圖片,僅供參考,具體以實(shí)際工程設計為準。
設備照片,僅供參考
主要用于大型工業(yè)生產(chǎn),如:
★淀粉糖、果糖、低聚糖、木糖膜純化過(guò)濾工藝
★動(dòng)植物提取液、發(fā)酵液、結晶母液膜濃縮工藝
★色素、多肽、氨基酸、酶制劑膜澄清濃縮工藝
主要用于大型工業(yè)生產(chǎn),如:
★淀粉糖、果糖、低聚糖、木糖膜純化過(guò)濾工藝
★動(dòng)植物提取液、發(fā)酵液、結晶母液膜濃縮工藝
★色素、多肽、氨基酸、酶制劑膜澄清濃縮工藝
主要用于大型工業(yè)生產(chǎn),如:
★淀粉糖、果糖、低聚糖、木糖膜純化過(guò)濾工藝
★動(dòng)植物提取液、發(fā)酵液、結晶母液膜濃縮工藝
★色素、多肽、氨基酸、酶制劑膜澄清濃縮工藝