CN116507209A - 用于处理盐浴中的盐卤以使奶酪盐渍的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

根据权利要求1的前序部分所述的用于处理用于盐渍奶酪的盐浴中的盐卤的方法和设备，其方法方面的特征尤其是在于以下步骤(i)、(ii)和(iv)：(i)溶解盐(S)的第一部分(x1)被夹带在净化的盐卤渗透物(SLP)中，并且溶解盐(S)的第二部分(x2)被夹带在污染的盐卤渗余物(SLR)中；(ii)调节(ES)盐卤渗透物(SLP)和盐卤渗余物(SLR)之间的第一定量比(MV1)，使得盐卤渗余物(SLR)的量至少对应于在停留时间(τ)内进入盐浴(2.1)中的盐卤(SL)中的乳清(M)和成分(B)的量；(iv)以受控方式将经净化的盐卤渗透物(SLP)和经净化的盐卤(SLK)以第二定量比(MV2)合并(Z)，通过该合并将两种组分的混合物浓缩(AK)至至少对应于所需盐浴浓度(c)的盐浓度(c1)。

Description

用于处理盐浴中的盐卤以使奶酪盐渍的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于处理用于盐渍(Salzen)奶酪的盐浴中的盐卤(Salzlake)的方法。本发明还涉及一种根据并列的权利要求7的前序部分的设备，所述设备适于实施根据本发明的方法。
现有技术
在相关的专业文献中，关于奶酪的盐析[1]或奶酪的盐渍[2]可以部分地找到以下引用的信息。
[1]:G.Roeder,Grundzüge der Milchwirtschaft und des Molkereiwesens(Introduction to Dairy Farming and the Dairy Industry),1954，Paul Parey,Hamburg and Berlin出版社：适当地盐渍奶酪对于成品的质量是非常重要的。除了影响味道之外，它还用于进一步提取乳清并以各种不同方式影响奶酪的外皮或表面的形成、成熟细菌的发展和奶酪的储存寿命。干盐腌、盐浴处理、直接盐渍之间有区别。
[2]:H.G.Kessler,Lebensmittel-und Bioverfahrenstechnik,Molkereitechnologie(Food and Bioprocess Engineering,Dairy Technology),1996,A.Kessler,Munich出版社：NaCl浓度为16％至25％的盐浴是当今最常用的。对于硬奶酪和半硬质奶酪，使用19-23％的NaCl浓度，而对于软奶酪使用16-18％的浓度。在盐浴中的停留时间对于12至16℃的Emmental(瑞士干酪)平均为3至5天，对于16至20℃的Camembert(卡芒贝尔奶酪)平均为1至2小时。虽然较高的温度有利于盐在奶酪中的扩散速度，但也导致乳清流出并因此导致质量损失。如果盐浴随着时间由于乳酸进入盐浴而变得太酸，则必须加入具有相应NaCl含量的水，或将其用石灰(Ca(OH)2)钝化(abgestumpft)。pH应当为约5.2。必须监测浴中的盐含量。需要定期补充。应不时地更换掉蛋白质、乳糖、乳酸、其它残留物和粉尘进入其中的盐浴，至少将其过滤并煮沸(为此参见附图中的图1a)。可能发生嗜盐微生物的感染。必须通过加入乳酸将再生的盐浴再次调节至所需的pH值。奶酪的盐含量平均为0.5-4％。
关于本发明，将在下文更详细地讨论在上文[1]和[2]中非常一般性介绍的关于盐渍奶酪的技术信息。如今，在奶酪的大规模工业生产中，盐被连续地添加到盐浴中，同时盐浴由于额外的乳清和其他从奶酪进入的成分而溢流。溢流用于洗掉盐浴中的污染物，其中污染的盐卤被排出并可能被丢弃，由于与此相关的高氯化物负载量，浓度约为20％的NaCl成为处理和加工问题。
附图的图1示出了申请人已知的第一设备，该设备没有被印刷出版物展示过。在大规模工业生产中，将未盐渍的奶酪通常连续地但也可不连续地和分批地以起始盐含量引入到具有预定体积的盐卤的盐浴中，并且其以在上文描述的范围内的盐含量离开浴。不管奶酪的类型如何并且如上所述，盐浴中的盐卤包含，例如20％NaCl(对应于0.2kg/kg或200g/l)。奶酪外皮吸收盐，由此它溶胀并且奶酪外皮的奶酪基质促进材料交换。随着奶酪在盐浴中的停留时间的进行，乳清通过渗透压进入盐卤中，而盐从盐卤扩散到奶酪内部，由此奶酪吸收一定量的盐。由奶酪吸收的该量的盐从盐浴的盐卤中排出。此外，溢出的乳清稀释盐卤的盐浓度，因此必须将盐连续加入盐卤中以保持工业上所需的盐浓度。
溢出的乳清含有另外的溶解和/或分散的奶酪成分，在下文中也称为成分，例如尤其是进入盐浴并污染盐浴的蛋白质、矿物质、微生物、脂肪。源自奶酪制造用乳并在奶酪生产后部分包含在乳清中的钙作为解离的Ca2+离子与乳清一起进入盐浴。由于钙的这种损失和由此促进的钠吸收，奶酪外皮可能会膨胀过多并因此变软，这将对奶酪的储存稳定性产生负面影响。取决于盐卤中的钙浓度，奶酪将或多或少地将Ca2+离子释放到盐卤中或吸收一些Ca2+离子，并且根据奶酪的类型，调节盐卤中Ca2+离子的比例以稳定奶酪外皮。因此，除了NaCl浓度以外，盐浴中的钙浓度也保持在受控的高水平下，以便通过将CaCl2溶液补充计量加入到盐浴中来尽可能多地补偿来自奶酪的Ca2+离子的渗透压。
如以上已经强调的，需要补充计量加入NaCl-和CaCl2溶液，因为随着接收乳清的量盐浴中的盐卤或盐溶胶的体积会连续地增加。由于盐浴的接收能力有限，该额外的体积是溢流体积，在大规模工业加工设备中，该溢流体积首先例如堆积在溢流罐中，然后在所谓的“脱盐(Absalzen)”中有目的地排出。
在如今的脱盐过程期间，亦即来自盐浴系统的过量的盐溶胶排放至废水中时，其中所含的盐负载物(Salzfracht)和污染物，包括仍然可用的盐(NaCl和CaCl2)会随着废水而损失。由于溶解的盐NaCl和CaCl2以离解形式存在并因此是氯化物提供者，因此CaCl2也有助于废水中的氯化物浓度(Cl-离子)。
因此，在如今的脱盐过程中，特别是在奶酪的大规模工业生产中，出现了所提到的处置问题和/或废水处理的问题，这可能导致相当大的处置和/或处理成本。然而，也会出现显著的盐负载物的损失，如果盐负载物在盐渍过程中持久地损失，则其本身构成另一个显著的成本因素。在先前已知的方法步骤中，如通过附图图1a中以实例方式所显示的，维持盐浴的卫生需要过滤器和加热器形式的另外的设备成本。虽然污染盐卤的过滤可以例如在旁路中进行，以在连续运行的盐渍过程中盐渍奶酪，但是旨在杀死有害微生物的盐卤煮沸可以仅在盐渍过程结束之后进行，即通过中断生产或者在连续生产期间通过另外的设备设置进行，例如通过分出一部分盐卤并将其堆积在与单独的热处理相连的罐中。
在出版物[3]，KAMMERLEHNER,J.,–Minimierung derNatriumchloridverluste,Deutsche Milchwirtschaft(Cheese Salting Methods–Minimizing Sodium Chloride Losses,German Dairy Industry),Vol.5,1993,p.326,338,330,332-333,ISSN 0012-0480中，公开了一种在盐渍奶酪的范畴内的氯化钠再循环方法，当收集和再利用所有盐渍中产生的液体时，以及当盐卤尤其是通过电渗析脱矿质和通过超滤分离蛋白质而完全再生时，该方法使食盐损失最小化并降低环境负荷。
已知借助于电渗析方法使含盐溶液脱盐以主要获得脱盐水，即稀释液。在这种情况下，富含盐且通常被污染的浓缩物是废物产品。例如，DE4324668A1公开了一种通过电渗析使盐溶液脱盐的方法，用该方法获得脱盐水并浓缩供应到电渗析器的盐溶液。
DE 44 27 478 A1还描述了一种用于处理来自酸洗蔬菜(Sauergem ü se)(特别是酸泡菜)制备的含食盐的新鲜卤水的方法。首先，在第一分离设备(纤维和悬浮物分离设备)中在容器中从含食盐的新鲜卤水中分离粗纤维，该盐卤在处理酸洗蔬菜之后基本上与酸洗蔬菜分离并从容器中排出，并且粗纤维作为具有约50％含水量的污泥排出并丢弃或以其他方式使用。从由第一分离装置排出的剩余新鲜卤水中，细的和超细的材料部分可以通过设计为超滤装置的第二分离装置以悬浮液的形式作为渗余物排出并丢弃或以其它方式使用。只有以这种方式经预澄清的新鲜卤水，渗透物，进入优选设计为电渗析装置的第三分离装置。从所述装置中，排出由于食盐含量低而可以毫无问题地处理并含有有机成分的稀释液，以及不可再循环的浓缩液。在随后待处理的酸洗蔬菜的食盐处理中，将电渗析装置中产生的剩余盐浓缩物再循环到容器中，其中引入额外的食盐量以将盐浓缩物增加到约25％的食盐碱性溶液以使酸洗蔬菜盐渍。
本发明的目的是创造一种用于处理盐浴中的盐卤的方法和设备，该盐浴用于盐渍一般类型的奶酪，利用该方法和设备能改善盐浴的卫生，实现所使用的盐的显著回收，并且显著降低了待丢弃的过量盐卤的处理成本。
发明概述
该目的通过具有独立权利要求1的特征的方法来实现。该方法的有利实施方案是从属权利要求的主题。适合于实施根据权利要求1的方法的设备是独立权利要求7的主题。该设备的有利实施方案是相关从属权利要求的主题。
在盐浴中处理盐卤以使奶酪盐渍的已知的通用方法的特征在于，将待盐渍的奶酪分批或连续地引入盐浴中的预定体积的盐卤中，在那里使盐渍历经指定的停留时间并相应地以盐渍奶酪的形式分批或连续地离开盐浴。在停留时间期间，使盐卤历经循环，并且作为盐渍过程的结果，来自奶酪的一定量的乳清和其他成分进入盐浴中预定体积的盐卤中。为了保持预定体积恒定，从盐浴中排出过量体积的被乳清和成分污染的盐卤，并补偿盐浴中盐卤的盐和水的浓度和量的损失。通过第一膜分离过程将排出的污染盐卤分离成清除了乳清和成分的盐卤渗透物和被乳清和成分污染的盐卤渗余物。还提供了通过第二膜分离过程对污染盐卤渗余物进行脱盐，其被配置成使得至少一部分溶解的盐被转移到接收物流的水中并溶解在其中，水和溶解在其中的盐形成净化盐卤，并且相应地经脱盐的污染盐卤渗余物作为废水被丢弃。最后，经净化的盐卤渗透物和经净化的盐卤被引导到盐浴中的盐卤中。
保持预定体积恒定可以例如以如下简单的方式实现，即使过量体积以溢流体积的形式实现。
本身已知的方法技术的解决构思是通过第一膜分离过程将排出的污染盐卤分离成清除了乳清和成分的盐卤渗透物和被乳清和成分污染的盐卤渗余物。在这种情况下，根据本发明，溶解盐的第一部分被夹带在经净化的盐卤渗透物中，第二部分被夹带在污染的盐卤渗余物中。净化的盐卤渗透物因此可以作为净化的盐溶液返回盐浴，而污染的盐卤渗透物带走了全部的污染物。在该分离过程中，盐可以不受阻碍地通过该膜，而污染成分则保留在渗余物中。因此，发现在渗余物和渗透物中有大致相同浓度的NaCl和CaCl2。有利的是，在第一膜分离过程的上游，在污染盐卤的流动方向上看去，连接用于分离粗成分的装置，例如筛滤器。
第二种关键性的解决构思是如此调节盐卤渗透物和盐卤渗余物之间的第一定量比，使得盐卤渗余物的量至少对应于在停留时间内进入盐浴中的盐卤中的乳清和成分的量。该特征确保了保持参与整个处理过程的物质流的经平衡的量平衡。
本身已知的解决构思提供了借助于第二膜分离过程对污染的盐卤渗余物进行脱盐，该第二膜分离过程被配置成使得溶解在污染的盐卤渗余物中的盐的第二部分的至少一部分被转移到接收物流的水中并溶解在其中。在这种情况下，水和溶解在其中的盐形成净化的盐卤，并且相应经脱盐的污染的盐卤渗余物作为废水被丢弃。由于这种基本上部分脱盐的措施，盐卤渗余物的盐负载物也可以大量回收并作为净化的盐卤返回盐浴。
第三种解决构思提供了测量排放的经污染盐卤的流量并且将其与盐卤渗透物和盐卤渗余物之间的调节的第一定量比结合，使得作为废水丢弃的脱盐的污染盐卤渗余物中的氯化物含量不超过将该废水引入到地表水中的法定限制值。一方面，由于所要维持的量平衡，必须保证过量的体积从系统中排出；另一方面，因为由于第一膜分离过程的技术边界条件，使得盐卤渗透物和盐卤渗余物彼此必须处于不可自由选择的第一定量比(所谓的体积-浓度因子VCF)，所以该条件虽然是必需的但还不足够。出于该原因，经排放并导入第一膜分离过程的污染盐卤的流量(供料)是一个与所调节的第一定量比有关并且根据前述要维持的法定限度值而同样在限值范围内自由确定的值。
第四种解决构思提供了将净化的盐卤渗透物和净化的盐卤以第二定量比进行受控合并，通过该合并将两种组分的混合物浓缩至至少对应于所需盐浴浓度的盐浓度。这使得能够以简单的方式产生平衡的盐平衡。两种组分的混合比可以通过合适的控制方法来改变，该控制方法也影响向第二膜分离装置供给的水、接收物流的水。
通过前述的第一定量比，只有一小部分来自盐浴的污染盐卤用第二膜分离过程处理为污染的盐卤渗余物，而大部分作为净化盐卤渗透物直接再循环到盐浴中。这意味着钠和钙之间的比例也基本上保持不变，并且不会被第一膜分离过程改变。
除了所使用的盐被基本上回收及其返回盐浴之外，根据本发明的方法整体上的优点还在于废水中的氯化物浓度显著降低，更确切说在最有利的情况下低于地表水所允许的引入限制值。盐循环避免了相当大的处理成本，并节省了大量的盐，从而节省了相应的生产成本(Gestehungskosten)。根据本发明的方法可以根据更高的奶酪生产能力不受限制地进行放大，使得可以进行生产扩大，而这种生产拓大由于废水处理的限制原本是不可能的。
通过连续过滤盐浴，以有利的方式提高盐浴的卫生，这积极地影响了奶酪的质量。其积极地促进了当盐卤在停留时间内历经循环时奶酪和盐卤之间的材料交换过程。
当第一膜分离过程被设计为超滤膜分离方法时，能以最有利的方式满足第一膜分离过程的上述要求，而第二膜分离过程根据上述要求则被设计为电渗析方法。
当第一膜分离过程被设计为超滤方法并且同时第二膜分离过程被设计为电渗析方法时，能实现本发明目的的最佳解决方案。
根据本发明的方法以优选的方式用于处理盐卤，其中在溶液中存在氯化钠和/或氯化钙形式的盐，并且其中污染盐卤的成分以蛋白质、乳糖、乳酸、其他残留物和粉尘的形式存在。
适于进行根据本发明的方法的用于处理盐浴中的盐卤以使奶酪盐渍的设备以本身已知的方式具有以下特征：
·盐浴单元，其在盐浴中接收盐卤；
·奶酪提供单元，待盐渍的奶酪从该奶酪提供单元分批或连续地进料到盐浴中的特定体积的盐卤中；
·盐提供单元，盐从所述盐提供单元引入到所述盐浴中的盐卤中；
·水提供单元，其为盐浴中的盐卤提供水；以及
·奶酪接收单元，其相应地分批或连续地接收在停留时间内在盐浴中的盐卤中盐渍的奶酪。
与一般的现有技术相比，本发明设备的特征在于：
·第一盐卤分离单元通过盐卤排出管线以流体连通的方式连接到盐浴，并且第一盐卤分离单元被配置为借助于第一膜分离过程将从盐浴排出并被来自奶酪的乳清和其他成分污染的盐卤分离成清除了乳清和所述成分的盐卤渗透物以及被乳清和所述成分污染的盐卤渗余物，其中第一部分溶解盐被夹带在经净化的盐卤渗透物中，和第二部分溶解盐被夹带在经污染的盐卤渗余物中；
·提供控制装置，该控制装置经由第一控制接头与盐浴的状态信息控制连接，并且经由第二控制接头与第一盐卤分离单元控制连接，并且该控制装置被配置成测量排出的污染盐卤的流体，并且以使得盐卤渗余物的量至少对应于在停留时间内进入盐浴中的盐卤中的乳清和成分的量的方式调节盐卤渗透物和盐卤渗余物之间的第一定量比；
·提供第二盐卤分离单元并将其配置成借助于第二膜分离过程通过脱盐将所述受污染的盐卤渗余物转移到废水中，其中所述废水的氯化物含量不超过引入到地表水中的法定限制值，其中溶解在所述受污染的盐卤渗余物中的盐的第二部分被转移到水流中并溶解在其中，并且所述水和溶解在其中的盐形成净化的盐卤；
·第二盐卤分离单元在每种情况下以流体连通的方式一方面连接到用于受污染的盐卤渗余物的浓缩物排放管线，该浓缩物排放管线通向第一盐卤分离单元，和连接到用于净化的盐卤的第一盐卤进料管线，并且另一方面连接到具有废水接收装置的用于废水的废水管线和经由用于水的供水管线连接到水提供单元；以及
·用于净化的盐卤渗透物的渗透物排放管线和盐卤进料管线各自以流体连通的方式连接到盐浴。
在第二盐卤分离单元上游的第一盐卤分离单元(其中两者适于不同的分离任务)的组合是有利的特征，这允许污染的盐卤分离成待进一步处理的污染的盐卤渗余物和待进料到盐卤而不进行进一步处理的净化的盐卤渗透物。此外，其使得控制装置能够测量排出的污染盐卤的流体，并调节盐卤渗透物和盐卤渗余物之间的第一定量比，使得盐卤渗余物的量至少对应于在停留时间内进入盐浴中的盐卤中的乳清和成分的量。
与根据现有技术的通用型设备相比，附加的优点和特殊特征在本发明范畴内可以由根据本发明的前述方法得出，该方法可以用根据本发明的设备来实施。
第一盐卤分离单元最好合乎目的地构造为超滤单元，并且独立于该设计，第二盐卤分离单元最好合乎目的地构造为电渗析单元。当第一盐卤分离单元构造为超滤单元并且同时第二盐卤分离单元构造为电渗析单元时，能实现本发明目的的最佳解决方案。
为了获得足够的定量分离能力，电渗析单元通常由多个离子交换膜叠层组成，然而至少由一个叠层组成。
该设备的一个有利实施方案还提供了，使渗透物排放管线和第一盐卤进料管线在盐卤浓缩单元中流体连通地合并，并且从盐卤浓缩单元以流体连通的方式经由第二盐卤进料管线连接到盐浴。结果，一方面创建了简单的管道组，另一方面利用浓缩单元创建了调节装置，利用该调节装置在通向盐浴的第二盐卤进料管线中实施根据本发明的盐浓度控制。
当控制装置经由第三控制接头与盐卤浓缩单元控制连接并且被配置成实现净化的盐卤渗透物和净化的盐卤以第二定量比(通过该第二定量比，两种组分的混合物被浓缩到至少对应于所需盐浴浓度的盐浓度)的受控合并时，将盐浴浓度必要地增加到所需值是非常简单的，。
附图简要说明
在附图中：
图1示出了一种已知方法的流程图，同时以示意图示出了根据现有技术的已知第一设备的布置，本发明基本上源自该第一设备，以及
图1a还示出了另一种已知方法的流程图，并且同时以示意性表示，从已知的第一设备开始，示出了已知的第二设备的布置，其示出了根据图1的第一设备的截面，其中污染的盐卤可以根据需要历经过滤和加热(煮沸)。
通过以下描述和附图以及权利要求更详细地阐述本发明。虽然本发明在根据本发明的优选方法和根据本发明的执行其的设备的各种实施方案中实现，但是附图示出了根据本发明的优选设备，利用该设备执行根据本发明的方法的优选实施方案。以下根据结构和功能描述根据本发明的设备，并且下面结合根据本发明的设备描述根据本发明的方法。
在附图中：
图2示出了根据本发明的方法的流程图，并且同时以示意图示出了根据本发明的设备的布置，其中第一盐卤分离单元被构造为超滤单元，而第二盐卤分离单元被构造为电渗析单元；
图3示出了根据图1的已知设备的布置的示意图，其补充有量和盐流，以及
图4示出了根据图2的本发明设备的布置的示意图，其中补充有量和盐流。
具体实施方式
用于处理用于盐渍SA(未盐渍的)奶酪K的盐浴2.1中的盐卤SL的已知第一设备1(图1)包括盐浴单元2，其在盐浴2.1中接收特定体积V的盐卤SL。将未盐渍的奶酪K从奶酪提供单元4(提供奶酪KB)通过奶酪进料装置16分批或连续地进料到盐浴2.1中。为了增加盐浴2.1中所需的盐浴浓度c，将盐S从盐提供单元6(提供盐SB)经由盐进料装置18引入到盐浴2.1中并且为了可能情况下需要补偿量损失将水W由水提供单元10(提供水WB)经由供水管线20进料到盐浴2.1中。还提供了奶酪接收单元8(接收奶酪KA)，其相应地在经过奶酪排出设备22的路径上分批地或连续地接收在盐浴2.1中通过盐渍SA而盐渍的奶酪KS。
盐浴2.1中存在所需的盐浴浓度c，该盐浴浓度c适合于在停留时间τ内盐渍未经盐渍的奶酪K。盐卤SL例如经由设计为盐浴2.1的旁路的循环管线2.2(循环UW)而循环。还设置了在盐浴2.1内发挥循环效果的其他循环装置(例如泵)。在盐渍SA期间分别从未经盐渍或盐渍的奶酪K、KS中溢出的乳清M和其他成分B进入盐卤SL，由此其在停留时间τ期间变成受污染的盐卤SL*。
在停留时间τ期间，由于乳清M和其他成分B的进入，污染的盐卤SL*超过盐浴2.1的预定容纳能力，指定体积V，以及从中所得的过量体积ΔV(溢流体积)例如经由盐卤排出管线24被迫进入溢流罐12，在那里堆积(堆积ST)，并且从那里视需要经由盐卤排放管线26丢弃进入排放管14(脱盐A)。
用于处理用于盐渍SA(未盐渍的)奶酪K的盐浴2.1中的盐卤SL的已知第二设备1*(图1a)与先前描述的已知第一设备1基本相同地构造。不同之处在于，如果需要，通过相应地切换布置在盐卤排出管线24中的第一截止阀29.1和布置在从盐卤排出管线24分支的分支管线29中的第二截止阀29.2，受污染的盐卤SL*从盐卤排出管线24引入分支，并通过布置在分支管线29中的过滤器27(过滤F)和邻接的加热器28(加热或煮沸H)使其不含污染物和有害微生物，并且作为经过滤和煮沸的盐卤SL+供给到盐浴2.1。加热器28优选为加载有传热介质的换热器，该传热介质WM加载到该换热器的二次侧。待从过滤器27排出的污染物被引导到排放管14中。
如在示例性实施方案中所示，根据本发明的用于处理用于盐渍SA(未盐渍的)奶酪K的盐浴2.1中的盐卤SL的设备100(图2)可以在根据图1的已知第一设备1中提到的部件、特征和相关功能方面相同或几乎相同地构建。这包括所有在图1、3的附图标记列表中列出的附图标记，除了溢流罐12、排放管14、进水管线20，盐卤排放管线26，脱盐A和堆积ST。为了避免重复，对此参考图1的描述。
与已知的第一设备1相比，根据本发明的设备100构造如下。第一盐卤分离单元30(分离TR)通过盐卤排出管线24以流体连通的方式连接到盐浴2.1。第一盐卤分离单元30构造成通过第一膜分离过程MT1将从盐浴2.1排放的污染盐卤SL*分离成净化的盐卤渗透物SLP和污染的盐卤渗余物SLR，其中溶解盐S的第一部分x1被带入净化的盐卤渗透物SLP中，而乳清M和污染经污染的盐卤SL*的其它成分B被保留在污染的盐卤渗余物SLR中。净化的盐卤渗透物SLP通过渗透物排放管线34排出，污染的盐卤渗余物SLR通过渗余物排放管线40排出。
提供控制装置60，其以控制方式经由第一控制接头a连接到盐浴2.1的状态信息，并且经由第二控制接头b1连接到第一盐卤分离单元30。控制装置60被配置为测量排出的受污染盐卤SL*的流体或将其调节至必要的体积流量(尺寸BM)并调节盐卤渗透物SLP和盐卤渗余物SLR之间的第一定量比MV1(调节ES)，使得盐卤渗余物SLR的量至少对应于在停留时间τ内进入盐浴2.1中的盐卤SL的乳清M和其他成分B的量。
提供第二盐卤分离单元50并将其配置成借助于第二膜分离过程MT2通过脱盐SE将污染的盐卤渗余物SLR转移到废水WA中。在此过程中，溶解在污染的盐卤渗余物SLR中的盐S的第二部分x2的至少一部分被转移到水流W中，该水流W经由供水管线44从水提供单元10进料(提供水WB)，并且水W和溶解在其中的盐S形成净化的盐卤SLK。
一方面，第二盐卤分离单元50均以流体连通的方式连接到用于污染的盐卤渗余物SLR的渗余物排放管线40(其通向第一盐卤分离单元30)，和连接到用于净化的盐卤SLK的第一盐卤进料管线36。另一方面，分别地，盐卤分离单元50对于废水WA连接至废水排出管线42，而对于脱盐的污染盐卤渗余物SLR*连接至废水接收接收装置46(接收废水WAA)并且对于水W经由进水管线44连接至水供应单元10，在每种情况下均以流体连通的方式连接。
在第一实施方案中，用于净化的盐卤渗透物SLP的渗透物排放管线34和盐卤进料管线36各自以流体连通方式连接到盐浴2.1。
根据第二实施方案，渗透物排放管线34和第一盐卤进料管线36以流体连通的方式在盐卤浓缩单元32中合并(受控合并Z；浓缩AK)，并且以流体连通的方式经由第二盐卤进料管线38从那里连接至盐浴2.1(引入E)。受控合并Z以净化的盐卤渗透物SLP和净化的盐卤SLK之间的第二定量比MV2进行。为此目的，控制装置60经由第三控制接头b2与盐卤浓缩单元32控制连接。在后者中，测量两种混合物组分，使得在混合物中盐浓度c1设定为至少对应于所需的盐浴浓度c。
根据一个有利且特别合乎目的的实施方案，第一盐卤分离单元30被构造为超滤单元30.1(超滤方法UF)，其具有例如第一定量比MV1＝3.6(所谓的体积-浓缩因子VCF)。来自该参数的结果在下面进一步给出的实施例中示出(量平衡)。
根据另一个有利且特别合乎目的的实施方案，第二盐卤分离单元50被构造为电渗析单元50.1(电渗析方法ED)。电渗析单元50.1具有至少一个第一离子交换膜叠层50.2；50.3；…。
由于电渗析方法ED的作用机制，高水平的Na+离子和非常小水平的Ca2+离子(未示出)从污染的盐卤渗余物SLR中溢出，并且分别以相应的高或非常低的水平，氯离子(氯化物)Cl-进入经由供水管线44进料到电渗析单元50.1的水流W中，并在从电渗析单元50.1开口的第一盐卤进料管线36中形成净化的盐卤SLK。
当第一盐卤分离单元30被构造为超滤单元30.1并且与被构造为电渗析单元50.1的第二盐卤分离单元50结合操作时，如所设计的那样，也实现了最佳的分离结果。
可以用根据本发明的前述设备100来实施的方法具有以下本身已知的一般特征(图2)。将未经盐渍的奶酪K分批或连续地引入盐浴2.1的预定体积V的盐卤SL中，在指定的停留时间τ期间在那里经历盐渍SA，然后作为盐渍的奶酪KS相应地分批或连续地离开盐浴2.1。在盐渍SA期间，乳清M和其它成分B由奶酪K，KS转移入预定体积V。为了保持预定体积V恒定，从盐浴2.1中排出过量体积ΔV的被乳清M和其他成分B污染的盐卤SL*。在盐浴2.1中通过加入盐S和水W补偿盐卤SL的浓度和量的损失。
根据本发明的方法步骤(i)至(iv)如下：
(i)溶解盐S的第一部分x1被夹带在净化的盐卤渗透物SLP中，并且溶解盐S的第二部分x2被夹带在污染的盐卤渗余物SLR中。第一膜分离过程MT1被配置为在净化的盐卤渗透物SLP中夹带溶解盐S的第一部分x1，并且将污染经污染的盐卤SL*的成分B保留在经污染的盐卤渗余物SLR中。
(ii)调节ES盐卤渗透物SLP和盐卤渗余物SLR之间的第一定量比MV1，使得盐卤渗余物SLR的量至少对应于在停留时间τ内进入盐浴2.1的盐卤SL中的乳清M和成分B的量。
(iii)测量BM有关调整后的第一定量比MV1的排出的污染盐卤SL*的流体，使得脱盐的污染盐卤渗余物SLR*中的氯化物含量Cl-不超过将脱盐的污染盐卤渗余物SLR*引入地表水的法定限制值。
(iv)以受控的方式将净化的盐卤渗透物SLP和净化的盐卤SLK以第二定量比合并Z，通过该合并将两种组分的混合物AK浓缩至至少对应于所需盐浴浓度c的盐浓度c1。
第一膜分离过程MT1优选构造为超滤方法UF，第二膜分离过程MT2优选构造为电渗析方法ED，其中同样如所设计的，当第一膜分离过程MT1构造为超滤方法UF并且与构造为电渗析方法ED的第二膜分离过程MT2结合操作时，实现最佳分离结果。
该方法特别适合于以氯化钠(NaCl)和/或氯化钙(CaCl2)的形式再循环来自盐渍SA奶酪过程的污染盐卤SL*中的盐S，并且适合于从污染的盐卤SL*中分离其他成分B，例如蛋白质、乳糖、乳酸、其他残留物和粉尘。
以下估算示出了利用上述根据本发明的设备100实施的根据本发明方法的量和盐平衡以及与此相关联的估算的盐和成本节省量。
实施例
许多奶酪工厂的开始情况：
·将以X kgK/h计和以kgs/kgK计的起始盐含量xs分批或连续地将奶酪K加入到具有预定体积V的盐卤SL的盐浴2.1中，并相应地以Y kgK/h计和以kgs/kgK计的ys的盐含量分批或连续地将其从盐浴2.1中排出。通常，适用以下：X>Y和xs<ys。
·根据奶酪类型，盐浴中的盐卤SL含有约20％的NaCl(0.2kgS/kgSL或200gS/lSL)。
·奶酪外皮吸收盐卤SL，由此其溶胀并且外皮的奶酪基质变得可渗透。
·随着奶酪K在盐浴2.1中的停留时间z，水(“乳清”M)通过渗透压进入盐卤SL，而盐S从盐卤SL扩散到奶酪的内部，由此奶酪K根据等式(1)吸收一定量的盐
ΔS＝Y ys–X xs (1)。
·从盐浴2.1的盐卤SL中取出奶酪K所吸收的盐量ΔS。此外，溢出的乳清M稀释盐卤SL，其结果是必须将盐S补充加入盐卤SL中以保持所需的盐浴浓度c。
·溢出的乳清M含有另外的溶解/分散的奶酪成分(尤其是蛋白质、矿物质、微生物、脂肪)，它们进入盐浴2.1中的盐卤SL中，如上称为成分B，并连续地污染它(污染的盐卤SL*)。
·源自奶酪制作用乳并在奶酪生产后部分包含在乳清M中的钙作为解离的Ca2+离子与乳清一起进入盐浴。由于钙的这种损失和钠的吸收，奶酪外皮将膨胀太多并因此变软，这将不利于奶酪K的存储稳定性。因此，除了NaCl浓度以外，盐浴2.1中的CaCl2浓度也保持在受控的高水平，以便通过将CaCl2溶液补充添加到盐浴中来尽可能地补偿来自奶酪K的Ca2 +离子的渗透压。补充添加是需要的，因为随着乳清量被吸收，盐浴2.1中的盐卤SL的体积连续增加，并且盐浴2.1的槽将可能几乎溢出。在工业盐渍工艺中，该“溢流”，溢流体积或过量体积ΔV首先被收集在溢流罐内并且随后在所谓的“脱盐”的工艺期间有目的地排出。在如今的脱盐A中，也就是过量盐卤由盐浴系统排到废水中，包含在其中的盐和污染物，包括NaCl和CaCl2与废水一起损失。由于溶解的盐NaCl和CaCl2以离解形式存在，因此CaCl2也有助于废水中的氯化物浓度(Cl-离子)。
实施例1:
现有技术—实现的操作值
在奶酪的大规模工业盐渍方法的实例中的量和盐的平衡，其中待盐渍的奶酪K分批或连续地引入盐浴2.1中的预定体积V的盐卤SL中，并相应地分批或连续地作为经盐渍的奶酪KS离开盐浴2.1。
·X＝92000kgK/d的奶酪K进入盐浴2.1，天然盐含量为xs＝0.9％盐S(xs＝0.009kgS/kgK)，因此夹带X xs＝828kgS/d。
·在大约11天的时间内将25000kg盐S引入盐浴2.1中用于盐渍，这意味着大约2300kgs/d对应于大约830tS/a(在大约350d/a下)，因此在大约下导致大约的盐渍成本。
·4950ISL/d的盐卤清除+2700ISL/d的盐浴过滤器排空导致7650ISL/d的盐卤损失(ISL/d＝升SL/d)。
·在密度为1.11kgSL/lSL的19.5％盐浓度(0.195kgS/kgSL)下的废水/损失导致大约8490kgSL/d的盐卤SL，其被分成大约0.195x8.490＝1680kgS/d的盐S和6830kgW/d的(水+成分)。
→在下约580tS/a的废水中的每年盐损失导致脱盐费用超过/>
→由580tS/a的排放量，通过钠(22.99)和氯(35.45)的摩尔质量得到约351tCl-/a的氯化物排放和约230tNa+/a的钠排放。
·奶酪K吸收(2300-1600)＝640kgS/d的盐S并排放6830kgW/d(此处W代表：水+成分)。
→可用盐吸收约640kS/d盐S和在350d/a下对应224tS/盐S。
→(92,000–6,830+640)＝85,810kgK/d的盐渍奶酪KS离开盐浴2.1。
→盐浴2.1之后，85.810kgK/d的盐渍奶酪KS总共含有(828+640)＝1,468kgS/d盐S，其对应于盐含量ys＝1468kgS/d/(85810kgK/d)＝0.017kgS/kgK(1.7％)。
·约1,000l/a的密度ρ＝1.198kg/l的22％CaCl2溶液(http:// www.periodensystem-online.de)，得到264kg的CaCl2/a(相当于在350d/a下0.75kg CaCl2/天)。它们被连续地补充加入以在盐浴2.1中保持0.4％CaCl2(0.004kgCaCl2/kgW；W＝水+组分)(Ca2+的分析值＝0.0015kgCa2+/kgSL，摩尔比40(Ca)/110.98(CaCl2)相当于在水+组分中0.4％CaCl2的浓度)。
→以6830kgW/d，6830×0.004＝27kg/d CaCl2(＝10kgCa2+/d+17kgCL-/d)进入废水，在350d/a下，相应地6tCl-/a。
·由于氯化物含量Cl->200mg/L(水+成分)而增加的废水成本，(>0.0002kgCl-/kg(水+成分)为
→
→与来自NaCl的废水中的氯离子Cl-相比，来自CaCl2的废水中的氯离子Cl-仅起次要作用。
·仅由于盐损失+增加的废水成本导致的总成本为约40000±46000，总计超过
实施例2:
将根据实施例1的设备从92000kg/d＝92t/d的未盐渍奶酪K扩展1.7倍至156t/d的未盐渍奶酪K(以放大因子1.7对来自实施例1的值进行比例缩放)。
·156tK/d的且具有xs＝0.009kgs/kgK的奶酪K进入盐浴2.1(1400kgS/d)。
·在下，3,900kgS/d＝1,360tS/a导致盐渍成本为约/>
·在密度为1.11kgSL/lSL的19.5％盐浓度下，13000lSL/d的盐卤损失SL导致约14400kgSL/d的盐卤SL，其被分成约2810kgS/d的盐S和约11590kgW/d的(水+成分)。
→在下约990ts/a的废水中的每年盐损失导致脱盐成本约为/>
→由990tS/a的排放，通过钠(22.99)和氯(35.45)的摩尔质量得到约600tCl-/a的氯化物排放和约390tNa+/a的钠排放。
·奶酪K吸收(3900–2810)＝1090kgS/d的盐S，并排放11590kgW/d的(水+成分)。
→可用盐吸收约为1090ks/d盐S，且在350d/a下对应于382tS/盐S。
→(156–11.59+1.09)＝145tK/d的盐渍奶酪KS离开盐浴2.1。
→补充添加的CaCl2在废水中提供了10tCl-/a。
·由于氯化物含量Cl->200mg/l(水+成分)(>0.0002kgCl-/kg(水+成分))而增加的废水成本为
→
·仅由于盐损失+增加的废水成本导致的总成本因此为约70,000+79,000，总计超过
实施例3:
实施例3从实施例2中所示和评估的盐渍方法出发(与根据实施例1的盐渍方法相比，放大因子为1.7)，并且旨在显示出
·盐浴2.1的卫生净化
·有效的盐回收
·保持最大200mgCl-/l(水+成分)，对应于0.0002kgCl-/kg(水+成分)，对应于320mgNaCl/kg(水+成分)，对应于0.00032kgNaCl/kg(水+成分)进入地表水
与图1和图3所示的根据实施例2的已知方法相比，使用根据本发明的方法和根据图2的实施其的设备可以实现的结果，如图4所示。省略了详细的计算评估过程。实施例2和3的相关结果在下表中作为比较示出：
表
所用缩写的附图标记列表
图1,3 (现有技术)
1 已知的第一设备
2 盐浴单元
2.1 盐浴
2.2 循环管线
4 奶酪提供单元
6 盐提供单元
8 奶酪接收单元
10 水提供单元
12 溢流罐
14 排放管
16 奶酪进料装置
18 盐进料装置
20 供水管线
22 奶酪排出装置
24 盐卤排出管线
26 盐卤排放管线
A 脱盐
B 成分
K 未经盐渍的奶酪
KA 接受奶酪
KB 提供奶酪
KS 经盐渍的奶酪
M 乳清
S 盐
SA 盐渍
SB 提供盐
SL 盐卤(最初提供的或经净化的)
SL*受污染的盐卤
ST 堆积
UW 循环
V 预定体积
ΔV 过量体积
W 水
WB 提供水
c 所需的盐浴浓度
τ 停留时间
图1a(现有技术)
1* 已知的第二设备
27 过滤器
28 加热器
29 分支管线
29.1 第一截止阀
29.2 第二截止阀
F 过滤
H 加热(煮沸)
SL+ 过滤和煮沸的盐卤
WM 传热介质
图 2,4
100设备
30第一盐卤分离单元
30.1超滤单元
32盐卤浓缩单元
34渗透物排放管线
36第一盐卤进料管线
38第二盐卤进料管线
40渗余物排放管线
42废水排放管线
44供水管线
46废水接收装置
50第二盐卤分离单元
50.1电渗析单元
50.2第一离子交换膜叠层
50.3第二离子交换膜叠层
60控制装置
AK浓缩
BM测量
Ca2+钙离子
CaCl2氯化钙
CL-氯离子(氯化物)
E引入
ED电透析法
ES调整
MT1第一膜分离过程
MT2第二膜分离过程
MV1第一定量比
MV2第二定量比
Na+钠离子
NaCl氯化钠
SE脱盐
SLK净化的盐卤
SLP净化的盐卤渗透液
SLR污染的盐卤渗余物
SLR*经脱盐的污染的盐卤渗余物
TR分离
UF超滤法
WAA接收废水
WA废水(例如稀释物)
Z合并(受控的)
a第一控制接头
b1第二控制接头
b2第三控制接头
c1盐浓度(SLP+SLK的混合物)
x1第一部分
x2第二部分

Claims (13)

1.一种用于处理用于盐渍奶酪的盐浴中的盐卤的方法，其中
·将待盐渍的奶酪(K)分批或连续地引入盐浴(2.1)中的预定体积(V)的盐卤(SL)中，在指定的停留时间(τ)期间在那里进行盐渍(SA)，并使其相应地分批或连续地作为经盐渍的奶酪(KS)离开盐浴(2.1)，
·盐卤(SL)在停留时间(τ)期间历经循环(UW)，
·在盐渍(SA)期间，乳清(M)和其他成分(B)从奶酪(K，KS)进入预定体积(V)，
·为了保持预定体积(V)恒定，从盐浴(2.1)中排出过量体积(ΔV)的被乳清(M)和成分(B)污染的盐卤(SL*)，
·补偿盐浴(2.1)中盐卤(SL)的盐(S)和水(W)的浓度和量损失，
·通过第一膜分离过程(MT1)将排出的受污染的盐卤(SL*)分离(TR)成清除了乳清(M)和成分(B)的盐卤渗透物(SLP)和被乳清(M)和成分(B)污染的盐卤渗余物(SLR)，
·通过第二膜分离过程(MT2)对受污染的盐卤渗余物(SLR)进行脱盐(SE)，所述第二膜分离过程(MT2)被配置成使得溶解盐(S)的至少一部分被转移到接收物流的水(W)中并溶解在其中，所述水(W)和溶解在其中的盐(S)形成净化的盐卤(SLK)并且相应地脱盐的受污染的盐卤渗余物(SLR*)作为废水(WA)被丢弃，以及
·将经净化的盐卤渗透物(SLP)和经净化的盐卤(SLK)引入(E)盐浴(2.1)中的盐卤(SL)中，
其特征在于以下步骤(i)至(iv)：
(i)溶解盐(S)的第一部分(x1)被夹带在净化的盐卤渗透物(SLP)中，并且溶解盐(S)的第二部分(x2)被夹带在污染的盐卤渗余物(SLR)中；
(ii)调节(ES)盐卤渗透物(SLP)和盐卤渗余物(SLR)之间的第一定量比(MV1)，使得盐卤渗余物(SLR)的量至少对应于在停留时间(τ)内进入盐浴(2.1)的盐卤(SL)中的乳清(M)和成分(B)的量；
(iii)测量(BM)有关调整后的第一定量比(MV1)的排出的污染盐卤(SL*)的流体，使得脱盐的污染盐卤渗余物(SLR*)中的氯化物含量(Cl-)不超过将脱盐的污染盐卤渗余物(SLR*)引入地表水的所述法定限制值；和
(iv)以受控的方式将净化的盐卤渗透物(SLP)和净化的盐卤(SLK)以第二定量比(MV2)合并(Z)，通过该合并将两种组分的混合物(AK)浓缩至至少对应于所需盐浴浓度(c)的盐浓度(c1)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
第一膜分离过程(MT1)被构造为超滤方法(UF)。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
第二膜分离过程(MT2)被构造为电渗析方法(ED)。
4.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于
第二膜分离过程(MT2)被构造为电渗析方法(ED)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于
盐(S)是氯化钠(NaCl)和/或氯化钙(CaCl2)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于
成分(B)是蛋白质、乳糖、乳酸、其他残余物和粉尘。
7.一种用于处理用于盐渍奶酪的盐浴中的盐卤的设备(100)，由以下组成：
·盐浴单元(2)，其在盐浴(2.1)中接收盐卤(SL)；
·奶酪提供单元(4)，待盐渍的奶酪(K)从该奶酪提供单元分批或连续地进料到盐浴(2.1)中的特定体积(V)的盐卤(SL)中；
·盐提供单元(6)，盐(S)从所述盐提供单元引入到所述盐浴(2.1)中的盐卤(SL)中；
·水提供单元(10)，其为盐浴(2.1)中的盐卤(SL)提供水(W)；
·奶酪接收单元(8)，其相应地分批或连续地接收在停留时间(τ)内在盐浴(2.1)中的盐卤(SL)中盐渍的奶酪(KS)；
其特征在于：
·第一盐卤分离单元(30)通过盐卤排出管线(24)以流体连通的方式连接到盐浴(2.1)，并且第一盐卤分离单元(30)被配置为借助于第一膜分离过程(MT1)将从盐浴(2.1)排出并被来自奶酪(K,KS)的乳清(M)和其他成分(B)污染的盐卤(SL*)分离成清除了乳清(M)和所述成分(B)的盐卤渗透物(SLP)以及被乳清(M)和所述成分(B)污染的盐卤渗余物(SLR)，其中第一部分(x1)溶解盐(S)被夹带在经净化的盐卤渗透物(SLP)中，和第二部分(x2)溶解盐(S)被夹带在经污染的盐卤渗余物(SLR)中；
·提供控制装置(60)，该控制装置经由第一控制接头(a)与盐浴(2.1)的状态信息控制连接，并且经由第二控制接头(b1)与第一盐卤分离单元(30)控制连接，并且该控制装置被配置成测量排出的污染盐卤(SL*)的流体，并且以使得盐卤渗余物(SLR)的量至少对应于在停留时间(τ)内进入盐浴(2.1)中的盐卤(SL)中的乳清(M)和成分(B)的量的方式调节盐卤渗透物(SLP)和盐卤渗余物(SLR)之间的第一定量比(MV1)；
·提供第二盐卤分离单元(50)并将其配置成借助于第二膜分离过程(MT2)通过脱盐(SE)将所述受污染的盐卤渗余物(SLR)转移到废水(WA)中，其中所述废水的氯化物含量(Cl-)不超过引入到地表水中的所述法定限制值，其中溶解在所述受污染的盐卤渗余物(SLR)中的盐(S)的第二部分(x2)被转移到水流(W)中并溶解在其中，并且所述水(W)和溶解在其中的盐(S)形成净化的盐卤(SLK)；
·第二盐卤分离单元(50)在每种情况下以流体连通的方式一方面连接到用于受污染的盐卤渗余物(SLR)的浓缩物排放管线(40)，该浓缩物排放管线通向第一盐卤分离单元(30)，和连接到用于净化的盐卤(SLK)的第一盐卤进料管线(36)，并且另一方面连接到具有废水接收装置(46)的用于废水(WA)的废水管线(42)和经由用于水(W)的供水管线(44)连接到水提供单元(10)；以及
·用于净化的盐卤渗透物(SLP)的渗透物排放管线(34)和盐卤进料管线(36)各自以流体连通的方式连接到盐浴(2.1)。
8.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
第一盐卤分离单元(30)被构造为超滤单元(30.1)。
9.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
第二盐卤分离单元(50)被构造为电渗析单元(50.1)。
10.根据权利要求8所述的设备，
其特征在于，
第二盐卤分离单元(50)被构造为电渗析单元(50.1)。
11.根据权利要求9或10所述的设备，
其特征在于，
电渗析单元(50.1)具有至少一个第一离子交换膜叠层(50.2，50.3，...)。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的设备，
其特征在于，
渗透物排放管线(34)和第一盐卤进料管线(36)在盐卤浓缩单元(32)中以流体连通的方式合并，并且通过第二盐卤进料管线(38)以流体连通的方式从盐卤浓缩单元(32)连接到盐浴(2.1)。
13.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于
所述控制装置(60)经由第三控制接头(b2)与所述盐卤浓缩单元(32)控制连接，并且被配置成实现经净化的盐卤渗透物(SLP)和经净化的盐卤(SLK)以第二定量比的受控合并(Z)，通过该合并两种组分的混合物被浓缩(AK)至至少对应于所需盐浴浓度(c)的盐浓度(c1)。
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