Сменные мембраны
Обслуживание является критическим для мембранной сепарации
Максимальное увеличение прибыли при помощи регулярного обслуживания для поддержания мембран в полностью функциональном рабочем состоянии
Начало использования технологии мембранной сепарации на молочных заводах
Обслуживание является критическим для мембранной сепарации
Все молочные заводы разные. Каждая установка уникальна и используется для производства специальных продуктов из потоков сложных органических веществ. Несмотря на то, что все молочные заводы перерабатывают молоко, потоки молока различаются в зависимости от таких специфических факторов, как порода коров, их диета, а также различных условий окружающей среды. На молочном заводе производится широкий спектр продукции, для производства большинства из которой мембранная фильтрация используется в качестве основного технологического процесса:
- Основные сорта молока, обезжиренного молока и сливок
- Сыры разных типов и с разными вкусовыми добавками
- Ценные белки из сладкой сыворотки
- Молочные продукты с добавленной стоимостью, включая молоко с длительным сроком хранения
- Функциональные пищевые продукты и нутрицевтики, например, детские смеси и питательные батончики
- Нутрицевтики, например, продукты для спортивного питания и продукты для улучшения характеристик
- Медицинские продукты для вакцин и заживления ран
- Средства гигиены, например, шампуни и зубные пасты
- Корм для животных
Мембранная фильтрация в перекрестном потоке зарекомендовала себя как общепринятая технология изолирования и концентрирования чувствительных молочных компонентов. Это рентабельный способ выполнения сепарации в соответствии со специфическими условиями при низкой температуре или температуре окружающего воздуха без изменения фазы. Существует несколько широко используемых базовых технологий:
- Обратный осмос – это энергоэффективный процесс обезвоживания, используемый для предварительного концентрирования потоков молочной или пищевой продукции до выпаривания.
- При помощи нанофильтрации можно выполнить сепарацию компонентов с низким молекулярным весом в соответствии со специфическими условиями. Нанофильтрация используется для восстановления гидролизованных белков, концентрирования сахаров и обеззоливания молочных продуктов.
- Ультрафильтрация используется для концентрирования и очистки компонентов со средним и высоким молекулярным весом, например, молочных белков, углеводов и ферментов.
- Диафильтрация, как правило, используется вместе с ультрафильтрацией для дополнительного извлечения продукта с использованием впрыска воды для удаления твердых частиц и вымывания материалов с низким молекулярным весом.
- При помощи микрофильтрации из молока удаляются бактерии и споры, происходит сепарация взвешенных частиц и разделение белков молока на фракции, а также извлечение химикатов для очистки.
Разделительные мембраны выполнены из различных материалов, при этом полимерные мембраны чаще всего используются на молочных заводах и являются наиболее экономичными. Полимерные мембраны доступны в спиральновитом исполнении для использования с большими объемами с минимальным количеством твердых частиц или без них. Трубчатые мембраны устойчивы к закупорке и, как правило, используются при наличии взвешенных твердых частиц или волокнистых материалов. Полимерные мембраны из полого волокна отличаются высокой плотностью компоновки и конструкцией с открытым каналом и идеально подходит для потоков жидкостей с низким содержанием твердых частиц, если необходима обратная промывка со стороны пермеата. Неорганические мембраны из керамики или нержавеющей стали используются в тех случаях, когда необходима прочность и стабильность по отношению к предельно тяжелым условиям с точки зрения pH, температуры или растворителей. Керамические мембраны, как правило, используются в микрофильтрации для удаления бактерий и спор.
Типичные способы применения мембранной сепарации в молочной промышленности включают:
- Производство ценного концентрата сывороточного белка и изолята сывороточного белка
- Стандартизация молока по белку до производства сыра для повышения выхода продукции
- Концентрирование и деминерализация сыворотки для снижения энергозатрат
- Сокращение значений БПК/ХПК в конденсате выпаривателя и потоках пермеата для снижения стоимости обработки сточных вод
- Очистка солевого раствора
- Удаление бактерий и (или) сор из молока и сыворотки
- Циркуляционная мойка, щелочная и (или) кислотная очистка и повторное использование
Проблема очистки
Очистка представляет собой очень важную часть процесса переработки молока в связи с тем, что молоко быстро портится, что приводит к образованию токсинов и бактерий. В связи с характером молочного потока технологические установки загрязняются и подлежат обязательной ежедневной очистке. Очистку могут затруднять сложные наросты продуктов органических потоков молока. Как правило, на молочных заводах проходит предварительная обработка подаваемого в установку молока для уменьшения уровня загрязнения.
Для стандартных систем циркуляционной мойки для надлежащей очистки необходимо учитывать три фактора: турбулентное течение, концентрация химикатов и высокая температура. Рабочая температура большинства полимерных спиральных мембран ограничена 50°C (122°F). Также существуют ограничения по уровню pH, так как материал мембраны часто наложен на полиэфирную основу. Эта основа очень легко расщепляется при высоком и низком уровне pH, поэтому нежелательно выполнение очистки химикатами высокой концентрации. Мембраны также имеют определенные ограничения в плане структурной целостности и возможности выдерживать высокую скорость и турбулентность процесса очистки. Поэтому действие всех трех факторов, необходимых для надлежащей очистки, ограничено.
За последние десять лет был достигнут значительный прогресс в сфере упрощения очистки, для того, чтобы сделать ее более щадящей, но сохранить эффективность. Благодаря этому мембранная сепарация получила большее применение, и были устранены некоторые проблемы, связанные с очисткой. В новых системах используются мягкие щелочи с ферментами, которые помогают разрушить молекулы загрязнений и хелатирующие агенты и удержать расщепленные продукты в растворе.
Как правило, для систем мембранной сепарации требуются более низкие начальные инвестиции, однако эксплуатационные затраты повышаются в связи с требованиями, предъявляемыми к очистке. Процедуры очистки выполняются строго без каких-либо отклонений. Поэтому обслуживание является критически важным для надлежащей эксплуатации установок операторами молочного завода и их очистки в соответствии с нормами.
Определенные типы мембран могут быть очищены хлором, однако большинство мембран, включая полимерные, не предназначены для обработки хлором. На современных молочных заводах технологические процессы разделены, поэтому хлор не может попасть на полимерную мембрану и вызвать ее повреждение.
Основные требования к надлежащему обслуживанию
Существует несколько ключевых элементов, входящих в программу комплексного обслуживания, которую может предложить поставщик фильтрационной мембраны. Они включают обучение, надзор и оптимизацию, сменные мембраны, испытание, разработку и проектирование процесса.
Обучение
Если технология мембранной фильтрации впервые используется на заводе, поставщик обязан провести комплексное обучение операторов по вопросу технологических параметров и эксплуатации. Последовательные эксплуатационные процедуры являются критичными для надежной работы систем мембранной сепарации, поэтому обучение, как правило, проводится во время установки. После того, как система введена в эксплуатацию, технические специалисты компании GEA будут осуществлять регулярное инспектирование в течение всего срока службы установки для обеспечения соблюдения требований апробированных практик и, при необходимости, принятия корректирующих мер. Таким образом, можно поддержать оптимальное качество сепарации.
Надзор и оптимизация
Надлежащее использование сепарационного процесса в молочной промышленности позволит продлить срок службы мембраны и улучшить качество молока. При постоянном использовании мембраны постепенно изнашиваются, поэтому с течением времени качество конечного продукта ухудшается. Например, при концентрировании молочных белков уровень сохраненных белков может быть вплоть до 99,5% вначале, но по прошествии недели иди двух он упадет на 1%. Момент, в который необходимо произвести замену мембраны, зависит от необходимого уровня сохраненного белка, стоимости потери продукта, требований к сточным водам и других операций, выполняемых ниже по технологической цепочке.
Компания GEA осуществляет тесное сотрудничество со своими клиентами, чтобы определить оптимальное время замены, проведя экономический анализ и сопоставив величину потерянной прибыли со стоимостью мембраны, для того, чтобы молочный завод смог максимально увеличить свою прибыль.
Сменные мембраны
Органические мембраны отличаются ограниченным сроком службы и подлежат регулярной замене, как правило, один или два раза в год, в зависимости от условий и объемов производства. На складе компании GEA есть запас сменных мембран. Компания GEA работает с каждым специалистом молочного завода по техобслуживанию для того, чтобы вести надлежащий учет замен и прогнозировать потребность в новых мембранах.
Если произошел внезапный отказ мембраны, например, в том случае, если полимерная мембрана была подвергнута ненадлежащей очистке или работала в тяжелых условиях, мембрана должна быть заменена в кратчайшие сроки для сведения простоев к минимуму. Иногда это совсем невозможно спрогнозировать. У компании GEA есть централизованный склад мембран и консигнационные запасы у производителей. Также компания GEA имеет запас мембран на стратегических площадках клиентов для обеспечения максимально короткого времени реагирования.
Испытание, разработка и проектирование процесса
Компания GEA начинает работу с клиентами непосредственно с этапа разработки технологического процесса, чтобы помочь им создать проект инновационных продуктов и начать их производство наиболее эффективным и экологически безопасным способом. С учетом своего опыта и технической экспертизы компания GEA может помочь своим клиентам разработать новые продукты и вывести их на рынок быстро и эффективно. Например, при помощи опытных испытаний можно определить наилучший способ изолировать определенный компонент в технологическом потоке. Опытные установки компании GEA можно использовать в головном офисе компании GEA в Гудзоне, Висконсин, либо арендовать для испытаний на площадке.
Если клиенту необходимо определить технологический процесс без испытаний, инженеры компании GEA могут разработать установку и сделать предложение на основе производительности и качества продукта.
Модели технического обслуживания для оптимальной эксплуатации
Компания GEA использует свой технологический опыт для разработки программ диагностического обслуживания для своих клиентов. Сохраняя свою независимость, компания GEA может закупить мембраны у поставщиков, отвечающих требованиям, для любой сферы применения и в соответствии с любыми требованиями клиентов. Благодаря этой независимости и передовым технологиям компания GEA является надежным партнером производителей молока в сфере техобслуживания по всему миру.
У компании GEA есть программа обслуживания мембран. Она включает три уровня обслуживания и предназначена для выполнения требований любого молочного завода или производителя молока, использующего мембранную фильтрацию. Три уровня обслуживания включают: план замены мембран, соглашение об обслуживании мембран и программу техобслуживания мембран.
План замены мембран
Компания GEA поставляет мембраны для повышения эксплуатационных характеристик технологических процессов по конкурентной цене. При необходимости, мембраны могут быть поставлены по первому требованию со склада. У компании GEA налажены отношения со всеми крупными производителями мембран, и она может воспользоваться своей потребительской способностью, чтобы получить лучшие цены и максимальные гарантии производителя. Программа включает инспектирование, проводимое высококвалифицированными специалистами компании GEA по техобслуживанию, благодаря советам и рекомендациям которых клиенты могут увеличить свой уровень прибыли. Этот план может использоваться любым молочным заводом, даже если мембраны были приобретены у другого поставщика.
Соглашение об обслуживании мембран
В дополнение к преимуществам плана замены мембран этот план обслуживания средней категории предполагает посещения специалистов по техническому обслуживанию и инженеров компании GEA, которые помогут клиентам, выполнив технологический аудит и предоставив рекомендации по оптимизации работы всех фильтрационных систем установки. Клиент также может работать с группой конструирования и технологического проектирования для получения советов и рекомендаций по технологии производства.
Программа обслуживания мембраны
Этот план обслуживания включает все характеристики плана замены мембран, а также дополнительные преимущества договора на обслуживание, который заключается, как правило, на три года. По этому договору компания GEA выделяет отдельного специалиста по техническому обслуживанию, который будет работать с клиентом, за ежемесячную плату. В обязанности специалиста входит обеспечение надлежащего состояния и эксплуатационных характеристик всех мембран и технологических систем. Путем постоянного контроля специалист по техническому обслуживанию собирает информацию, необходимую для оптимизации сроков замены и планирования работ соответствующим образом.
Программа также предусматривает наличие дежурного специалиста, который немедленно предоставит помощь в случае необходимости.
Принимая на себя ответственность за решение проблем по этой программе, компания GEA гарантирует постоянный контроль со стороны специалиста за работой установки и находится в постоянном контакте с операторами, чтобы убедиться в соблюдении требований апробированных практик на постоянной основе. Программа также включает ежегодное обучение операторов.
Программа обслуживания мембраны дает клиенту ряд значительных преимуществ:
- Обслуживающая компания принимает на себя ответственность за работу мембраны; все мембраны работают оптимально для получения максимальной прибыли
- Риск отказа мембраны относится на обслуживающую компанию
- У клиента есть фиксированный бюджет, в соответствии с которым капитальная стоимость замены мембраны трансформируется в ежемесячные эксплуатационные затраты, что гораздо удобнее для бухгалтерского учета и планирования бюджета
- По мере развития технологий GEA Filtration может порекомендовать, какие изменения необходимо внести для повышения эффективности
- Программа обслуживания специально разрабатывается под каждого клиента
Благодаря специализированным специалистам компании GEA по техническому обслуживанию у компании есть ресурсы, которые позволяют ей предложить различные категории индивидуального обслуживания. Их основная обязанность заключается в инспектировании установок и выполнении работ по техобслуживанию мембран и других работ, предусмотренных договором об обслуживании, на предприятиях. Эти штатные сотрудники являются квалифицированными экспертами; опыт обслуживания систем мембранной сепарации составляет 10-15 лет на условиях полной занятости. Они работают с процессами мембранной сепарации каждый день, загружают мембраны, обучают операторов, анализируют технологические журналы и осуществляют взаимодействие с клиентами. У них большой опыт работы, поэтому они могут диагностировать большинство проблем, просто посмотрев на мембрану. Специалисты по техническому обслуживанию также знакомы с требованиями надзорных органов, понимают процедуру отчетности и принцип работы систем регулирования технологического процесса.
Все специалисты по техническому обслуживанию GEA Filtration имеют практический опыт работы в технической сфере и обладают навыками, знаниями, практическим опытом и техническим складом ума, необходимыми для диагностирования неисправности в установке. Каждый специалист по техническому обслуживанию работает в строго определенном географическом районе и налаживает тесные связи с клиентами этого района.
Специалисты по техническому обслуживанию работают при поддержке крупного департамента технологического проектирования, который находится в головном офисе компании GEA в Гудзоне, штат Висконсин. Если возникает какая-то необычная проблема, отдел технологического проектирования сможет предоставить рекомендации и поддержку. Инженеры проведут подробный опрос, чтобы точно определить проблему, и, при необходимости, посетят завод. Департамент также выполняет конструирование, технологическое проектирование и масштабирование новых систем на основании данных опытных установок. Инженеры могут порекомендовать переносные опытные установки для проведения испытания на площадке клиента, если это необходимо.
Вопросы проектирования, конструирования, изготовления и установки систем мембранной фильтрации являются очень важными. Но ежедневная эксплуатация, техобслуживание и обслуживание систем – это ключ к сохранению уровня прибыли для владельцев молочных заводов.
