İkame Membranlar
Membran Separasyonunda Servis, Anahtardır
Membranları en iyi işletim durumunda tutmak için düzenli servis ile karlılığı maksimuma çıkartın
Süt ürünleri tesislerinin menbran separasyonu ile tanışması
Membran Separasyonunda Servis, Anahtardır
Her süt ürünleri tesisi farklıdır. Her tesis, genel ürünlerden karmaşık organik akışlara kadar farklı üretimi ile eşsizdir. Her ne kadar bütün süt ürünleri tesisleri süt işlese de, ineklerin cinsi, farklı diyetler ve farklı çevresel koşullar gibi bağımsız faktörlere bağlı olarak süt akışları değişmektedir. Süt ürünleri tesisi havuzu, çoğu anahtar proses olarak membran filtrelemeye sahip geniş bir ürün yelpazesi üretmektedir:
- Basic grades of milk, skim milk, and cream
- Cheeses of various types and flavors
- High-value proteins from sweet whey
- Added-value milk products, including extended shelf life (ESL) milk
- Functional food and nutritional products such as infant formula and nutritional bars
- Nutraceuticals such as sports and performance products
- Medical products for vaccines and wound healing
- Healthcare products such as shampoos and toothpastes
- Animal feeds
Cross-flow membrane filtration has become the accepted technology for isolating and concentrating many sensitive dairy components. It is a cost-effective means of producing very specific separations at low or ambient temperatures with no phase change. There are several basic technologies in widespread use:
- Reverse osmosis is an energy-efficient de-watering process often used to pre-concentrate dairy or food streams prior to evaporation.
- Nanofiltration can achieve very specific separations of low-molecular-weight components, used for recovery of hydrolyzed proteins, concentration of sugars, and de-ashing of dairy products.
- Ultrafiltration is used to concentrate and purify medium-to-high-molecular-weight components such as dairy proteins, carbohydrates, and enzymes.
- Diafiltration is often coupled with ultrafiltration for additional product recovery, using water injection to remove solubles and wash out low molecular weight materials.
- Microfiltration removes bacteria and spores from milk, separates suspended particles, and fractionates milk proteins, as well as recovering cleaning chemicals.
Separation membranes are made of various materials, with polymeric membranes being the most common and most cost-effective for typical dairy applications. Polymeric membranes are available in spiral wound for high-volume applications with minimal or no suspended solids. Tubular configurations are resistant to plugging, so are typically used where there are suspended solids or fibrous compounds. Hollow fiber polymeric membranes have an extremely high packing density and open channel design ideal for low-solid liquid streams where backwashing from the permeate side is required. For strength and resistance to extreme conditions of pH, temperature, or solvents, inorganic membranes of ceramic or stainless steel are the material of choice. Ceramic membranes are often used in microfiltration for bacteria and spore removal.
Typical applications for membrane separation in the dairy industry include:
- Production of high-value whey protein concentrate (WPC) and whey protein isolate (WPI)
- Protein standardization of milk prior to cheese production to increase yield
- Concentration and demineralization of whey to reduce energy costs
- Reduction of BOD/COD loading from evaporator condensate and permeate streams to reduce the cost of wastewater treatment
- Salt brine cleanup
- Removal of bacteria and/or spores from milk or whey
- Clean-in-place (CIP) caustic and/or acid clarification and re-use
Temizlik Kısır Döngüsü
Süt çok hızlı bozulduğu, toksin ve bateri ürettiği için temizlik, süt işlemesinin önemli bir parçasıdır. Süt akışının doğasından dolayı işleme tesisleri kirlenir ve her gün temizlenmesi gerekir. Organik süt akışlarından temizlenmesi zor, karmaşık birikme ürünleri oluşabilir. Süt tesisleri genellikle kirlenmeyi minimuma indirmek için beslemeye ön işlem yapar.
Tipik CIP sistemleri, düzgün temizlik için üç faktör gerektirir: türbülanslı akış, kimyasal konsantrasyon ve yüksek sıcaklıklar. Çoğu polimerik spiral membran elemanları sıcaklık bakımından 50°C (122°F) ile sınırlıdır. Ayrıca membran malzemesi genellikle bir polyester destek üzerine döküm yapıldığından, pH sınırlamaları da mevcuttur. Destek, yüksek ve düşük pH'larda kolaylıkla hidrolize olmaktadır, o nedenle konsantre kimyasal temizlik tercih edilmez. Membranlar ayrıca yapısal bütünlüğü ve temizlik proseslerinin yüksek hızlarına ve türbülansına dayanma bakımından sınırlıdır. Yani, düzgün temizlik için gereken üç faktör de sınırlıdır.
Son on yılda temizliği daha kolay, daha nazik hale getirmek ancak etkinliğini korumak için büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu, membran separasyonunun daha yaygın kullanımını sağlamıştır ve bazı temizlik problemlerini ortadan kaldırmıştır. Bu yeni sistemler, kirletici moleküller ve şaletörlerin kırılmasına yardımcı olmak ve kırılan ürünleri solüsyon içinde tutmak için enzimli hafif kostik kullanmaktadır.
Genel olarak membran separasyon sistemlerin düşük ilk yatırımı vardır, ancak temizlik gereksinimleri işletme maliyetlerini yükseltmektedir. Temizlik prosedürleri çok az sapma ile kat'iyen takip edilmelidir, o yüzden süt tesisleri operatörlerinin tesisi düzgün şekilde çalıştırdığından ve yeterli şekilde yönetmeliklere uygun olarak temizlediğinden emin olmak için servis, hayati önem arz etmektedir.
Belirli membran türleri klorla temizlenebilmekte, ancak polimerik membranlar dahil olmak üzere çoğunluğu, klor arıtmasına dayanmamaktadır. Bugünün süt tesisleri operasyonları ayrılmış sistemlere sahiptir, o nedenle klor, polimer membranlarla temas etmez ve zarara neden olmaz.
İyi Servisin Temelleri
Bir filtreleme membranı tedarikçisinden kapsamlı bir servis paketi edinmede anahtar unsurlar vardır: eğitim; yönetim ve optimizasyon; ikame membranlar; ve proses testi, geliştirme ve tasarımı.
Eğitim
Bir membran filtreleme prosesi bir tesise ilk kez getirildiğinde, tedarikçinin operatörlere proses parametrelerini ve işletimi kapsayan kapsamlı bir eğitim vermesi gerekir. Membran separasyon sistemlerinde güvenilir bir performans sağlamak için istikrarlı işletim prosedürleri gereklidir, o nedenle eğitim, genellikle montaj esnasında verilir. Sistem çalışmaya başladıktan sonra GEA teknisyenleri, en iyi uygulamalara devam edildiğinden emin olmak, aksi halde düzeltici işlem yapmak üzere tesisin işletim ömrü boyunca düzenli olarak tekrar ziyaretleri yapar. Bu şekilde optimum separasyon performansı korunacaktır.
Yönetim & Optimizasyon
Bir süt ürünleri separasyon prosesinin doğru işletimi, membran ömrünü uzatır ve ürün kalitesini arttırır. Membranlar, devamlı kullanımla kademeleri olarak aşınır ve nihai ürün kalitesi de zaman içinde bozulur. Örneğin, süt proteinlerini konsantre ederken tutulan protein seviyesi başlangıçta %99,5 gibi yüksek bir orandayken, müteakip bir kaç hafta içinde %1'e kadar düşebilir. Membranın değiştirilmesi gereken nokta, gereken protein tutma seviyesine, kayıp ürün değerine, proses suyu çıkışı gereksinimlerine ve diğer çıkış yönündeki diğer proseslere bağlıdır.
GEA, ekonomik analiz yaparak ve kaybolan kar miktarının membran maliyetine karşı dengesini kurarak optimum değişim sürelerine karar vermek ve böylece süt tesisinin karlılığını maksimuma çıkartmak için müşterileri ile yakından çalışır.
İkame Membranlar
Organik membranların sınırlı ömürleri vardır ve periyodik olarak, işleme oranlarına ve koşullarına bağlı olarak genellikle yılda bir veya iki defa değiştirilmesi gerekir. GEA ikame membran stokuna sahiptir ve servis değişim geçmişi kaydını tutmak ve ne zaman yeni membran gerekeceğini belirlemek için her bir süt tesisinin servis teknisyenleri ile birlikte çalışır.
Membranda büyük bir arıza olduğunda - örneğin, bir polimer membran yanlış temizlendiyse veya aşırı zor koşullara maruz kaldıysa - hizmet dışı kalma süresini minimuma indirmek için membranın hızlı bir şekilde değiştirilmesi gerekir. Bazen bu, küçük bir uyarı ile gerçekleşir. GEA, mümkün olan en kısa sürede yanıt vermek için merkezi bir membran stoku tutar, üreticilerde konsinye stokuna sahiptir ve stratejik müşterilerin tesislerinde ikame membranlar bulundurur.
Proses Testi, Geliştirme & Tasarımı
GEA, pazar lideri ürünlerin en etkili ve sürdürülebilir şekilde imalatının tasarımına yardımcı olmak için proses geliştirme aşamasından itibaren müşterileri ile birlikte çalışır. Müşterilerine rehberlik etmek için deneyim ve know-how bilgilerini kullanan GEA, yeni ürünlerin hızlı ve etkili şekilde tasarlanmasına ve piyasaya sürülmesine yardımcı olabilir. Örneğin pilot testler, bir proses akışından belirli bir bileşiği izole etmenin en iyi yolunu sağlayabilir. GEA pilot tesisleri, şirketin Hudson, Wisoncsin'deki merkezinde kullanıma hazır olup, ayrıca yerinde denemeler gerçekleştirmek üzere kiralanabilir.
Eğer bir müşteri test yapmadan proses kurmak isterse, GEA mühendisleri kapasite ve ürün kalitesi bazında bir tesis tasarımı yapabilir ve kurabilir.
Optimum işletim için servis modelleri
GEA, müşterilerine servis programları öngörüsü geliştirmek için proses uzmanlığını kullanmaktadır. Bağımsızlığını koruyarak GEA, her müşterinin ihtiyaçlarını karşılamak ve her bir uygulama için en uygun tedarikçilerden membran temini yapabilmektedir. Bu bağımsızlık, GEA'nın lider teknolojisi ile birleştiğinde dünya çapındaki süt işleyicileri için güçlü bir servis ortağı sunmaktadır.
GEA, membran filtrasyon kullanan her bir süt ürünleri veya diğer işleyicilerinin ihtiyaçlarını karşılamak üzere tasarlanmış üç seviyeli servis sunan bir membran servis programına sahiptir. Üç servis seviyesi şunlardır: Membran Değiştirme Planı, Membran Servis Sözleşmesi ve Membran Bakım Programı.
Membran Değiştirme Planı
GEA, rekabetçi fiyatlarda proses performansını arttıran membranlar temin etmektedir. Membranlar gerektiğinde kısa bildirimle stoktan temin edilebilmektedir. GEA, bütün büyük membran üreticileri ile ilişki içindedir ve alım gücünü en iyi fiyatları ve maksimum üretici garantileri sağlamak üzere kullanabilir. Program, öneri ve tavsiyeleri çoğu kez müşterilerin karlılık seviyelerini yükseltmeye yardımcı olabilen GEA'nın oldukça deneyimli servis teknisyenlerinin ziyaretlerini de kapsamaktadır. Bu plan her süt ürünleri tesisi için, hatta aslen başka tedarikçiden temin edilenler için bile sunulmaktadır.
Membran Servis Sözleşmesi
Membran Değiştirme Planının faydalarına ek olarak GEA'nın bu orta-seviyeli servisi, servis teknisyenlerinin ve mühendislerinin tesisteki bütün filtreleme sistemlerinin performansını optimize etmek için proses denetimleri yapmasını önerilerde bulunmasını sağlamaktadır. Müşteri ayrıca proses önerileri ve rehberlik için GEA'nın tasarım ve proses mühendisliği grubuna erişebilecektir.
Membran Bakım Programı
Membran Değiştirme Planının tüm özellikleri ile birlikte bir servis kontratının faydalarını da içeren bu üst seviye servis, genellikle üç yıllıktır. Kontrat altında GEA, aylık ücret karşılığında müşteri ile birlikte çalışmak üzere atanmış bir servis teknisyeni sağlayacaktır. Teknisyen, bütün membranların ve proses sistemlerinin mükemmel durumda olmasını ve düzgün çalışmasını sağlar. Devamlı gözlem ile servis teknisyeni, değişim sürelerini optimize etmek ve çalışmayı ona göre programlamak için gereken tüm bilgileri toplayabilecektir.
Program ayrıca gerektiğinde hızlı yardım sağlamak üzere nöbetçi teknisyen atamaktadır.
Program altında yönetim problemlerinin sorumluluğunu üstlenerek, teknisyenin tesisin işletimini yakından takip etmesini ve her zaman için en iyi uygulamaların sürdürülmesini sağlamak üzere operatörlerle yakın bir iş ilişkisi kurmasını sağlamak GEA'nın avantajınadır. Program ayrıca operatörler için bir yıllık eğitimi içermektedir.
Membran Bakım Programının müşteri için çok sayıda avantajı vardır:
- Servis şirketi, membran performansının, ve bütün membranların maksimum karlılık için optimum seviyelerde işletilmesinin sorumluluğunu üstlenmektedir
- Membran arızası riski, servis şirketinin yükümlülüğü haline gelir
- Müşterinin bütçesi sabittir, membran değişimi sermaye maliyetini aylık işletim masrafına dönüştürmüş olur, hesabı ve bütçelendirmesi daha basittir
- Teknoloji geliştikçe, GEA Filtrasyon işletimi iyileştirmek için değişiklik önerilerinde bulunabilir
- Servis programı, her bir bağımsız müşteriye göre özelleştirilir
Şirketin çok farklı seviyelerde özelleştirilmiş servis sunmasına izin veren kaynaklar, GEA'nın görevlendirdiği servis teknisyenleri tarafından sağlanmaktadır. Bunların asli görevi, tesisten tesise gezerek membran bakım ve diğer servis sözleşmeleri ile tesislerin bakımını yapmaktır. Bu sabit personel, eğitimli uzmanlardır, her biri membran separasyon sistemleri servisinde 10 -15 yıllık tam deneyime sahiptir. Membran separasyonlarında günlük olarak çalışmakta, membran yüklemesi yapmakta, operatörleri eğitmekte, proses kayıtlarını incelemekte ve müşterilerle irtibat halinde kalmaktadırlar. Oldukça deneyimlidirler ve en genel problemleri sadece membrana bakarak tespit edebilmektedirler. Servis teknisyenleri ayrıca düzenleyici kurum mevzuatlarını ve raporlamasını anlamaktadırlar ve proses kontrol sistemlerine aşinadır.
Bütün GEA Filtrasyon servis teknisyenleri pratik teknik geçmişine, becerilere, genel mantığa, pratik kabiliyetlere ve tesise girerek problemleri tespit etmelerini sağlayan mekanik zihniyete sahiptir. Her bir servis teknisyeni, belirli bir coğrafi bölgeye atanmıştır ve o bölgedeki müşterilerle yakın ilişkiler kurmaktadır.
Servis teknisyenleri, Hudson, Wisconsin'deki GEA merkezinde büyük bir proses mühendisliği departmanı tarafından desteklenmektedir. Olağan dışı bir problem olması halinde proses mühendisliği bölümü öneri ve destek sağlamaktadır. Mühendisler problemi nokta atışı tespit etmek için detaylı sorular soracak ve hatta gerektiğinde tesis ziyaretleri yapacaktır. Bu departman ayrıca pilot tesis verileri bazında geliştirme, proses tasarımı ve yeni sistem boyutlandırması yapmaktadır. Mühendisler, gerektiğinde müşteri tesislerinde test için portatif pilot tesisler önerecektir.
Membran filtrasyon tesislerinin mühendisliği, tasarımı, fabrikasyonu ve montajı çok önemlidir. Ancak sistemin günlük işletimi, bakımı ve servisi de süt ürünleri tesisleri sahiplerinin karlılık seviyelerinin korunmasında anahtardır.
