DE19935011A1

DE19935011A1 - Verfahren zur Filtration von Molke

Info

Publication number: DE19935011A1
Application number: DE1999135011
Authority: DE
Inventors: Karl Fasshauer; Wolfgang Gotthelf
Original assignee: Linde Gas AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration von Molke, bei dem der Molke vorher CO 2 zugegeben wird. Dadurch wird das Ausfallen fester Bestandteile verhindert (Figur).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration von Molke, insbesondere zur Membranfiltration.

In der Milchverarbeitung werden Filtrationsverfahren vielfältig eingesetzt. Sie dienen z. B. zur Rückgewinnung von weißem Wasser, zur Rückgewinnung von Fett- und Pro teinrückständen, zur Reinigung von Abfallwasser und Prozeßwasser oder zur Gewin nung von Molke bzw. Proteinkonzentraten. Die Filtration, insbesondere die Membran filtration arbeitet rein physikalisch. Es kommen also weder Chemikalien, Starterkulturen oder Hitzebehandlungen zum Einsatz. Beim Filtrieren hat es sich nun herausgestellt, daß häufig Mineralien aus der Molke ausfallen und die Filterporen verstopfen. Da die Molke keine sehr homogene Flüssigkeit ist, sondern ihre Eigenschaften stark von der Herkunft oder von den vorangegangenen Verfahrensschritten abhängen, ist auch die Filtration nicht immer problemlos. Bei manchen Chargen funktioniert die Filtration gut, bei anderen fallen Mineralien aus und es kommt zur Verstopfung der Membranporen. Dies führt dann dazu, daß die Filtration schon nach wenigen Stunden abgebrochen werden muß und die Filter vom Filterkuchen gereinigt werden müssen.

Auf anderen Gebieten der Milchverarbeitung ist der Einsatz von Kohlendioxid bereits bekannt. So ist es zur Konservierung von Milch seit 1905 bekannt, CO₂ durchperlen zu lassen (Französisches Patent Nr. 360 679).

Aus der DE 197 36 643 A1 ist es bekannt, zur Ermöglichung einer längeren unpasteuri sierten Lagerung Milch mit CO₂ zu versetzen.

Aus der US 3,560,224 und der WO 91/18516 ist es bekannt, zur Beschleunigung der Koagulation bei der Käse- oder Joghurtzubereitung die Milch mit CO₂ zu versehen.

Zur Verlängerung der Filterlaufzeiten bei Molke ist es bisher bekannt, den pH-Wert der Molke durch Zugabe von Säuren zu erniedrigen. Dadurch wird die Ausfällung von Mi neralien verhindert oder zumindest verringert. Als Säure wird normalerweise die preis günstige Salzsäure eingesetzt. Nachteilig dabei ist, daß die so zugeführten Chlorid ionen in dem so behandelten Produkt enthalten bleiben. Auch bei einer Erhitzung des Produkts werden die Chloridionen nicht entfernt. Bei der Zuführung dieser Produkte in die Nahrungskette sind diese Ionen allerdings nicht erwünscht. Besonders nachteilig ist diese pH-Wert-Einstellung, wenn diese Molke oder Proteinkonzentrate für Kinder nahrung zum Einsatz kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Filtration von Molke verbessert, ohne daß die Nachteile des Standes der Technik in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Filtrierverfahren, bei dem der Molke vorher CO₂ zugegeben wird. Anstelle von Salzsäure wird also gasförmiges CO₂ verwendet. CO₂ bildet im Beisein von Wasser schwach wirkende Kohlensäure. Durch die Kohlensäure wird der pH-Wert in der Molke reguliert. Daß das Zugeben von CO₂ die Filtrierbarkeit verbessert, war absolut überraschend, da der obengenannte Stand der Technik ein Ausfällen oder Hartwerden bei Milch - einem ähnlichen Stoff - ver muten lies.

Das Kohlendioxid wandelt sich in Gegenwart von Wasser zum Teil in Kohlensäure um, die in wässriger Lösung eine Absenkung des pH-Wertes bewirkt. Dadurch wird er reicht, daß die Mineralien nicht mehr ausfallen und den Filter verstopfen. Der pH-Wert einer Molke vor der Filtration liegt in etwa bei 6,4 bis 6, 6. Durch die Zugabe einer Koh lendioxidmenge von ca. 0,4 kg/1000 l Molke wird der pH-Wert ungefähr auf 6,0 bis 6,1 gesenkt. So ist sichergestellt, daß Mineralien oder andere feste Bestandteile nicht ausfallen. Da ein Gas als Behandlungsmittel gewählt wurde, ist dieses auch wieder leicht aus der Molke entfernbar. Z. B. kann durch Erhitzen des Produkts das Kohlendioxid durch Zerfall und Ausgasen entfernt werden.

Ein Verstopfen der Filter durch Mineralablagerungen kann erfindungsgemäß wesent lich hinausgezögert werden.

Das Einbringen des Kohlendioxids kann z. B. vor den druckgeregelten Pumpen der Hochdruckmembranfiltration eingedüst werden. Dabei reicht ein Kohlendioxiddruck von ca. 12 bar. Es ist auch möglich, das Kohlendioxid nach den Hochdruckpumpen einzu düsen. Dabei muß aber eine Druckerhöhungsanlage für das Gas zum Einsatz kom men, deren Ausgangsdruck mindestens 1 bis 2 bar höher als der Pumpendruck ist.

Das Filtrationsverfahren läuft in verschiedenen Stufen ab, die gekennzeichnet sind durch unterschiedliche Feinheitsgrade der eingesetzten Membranen. Dabei bildet der RO-Filter (RO = Reverse Osmose) mit einer Filtergröße von < 0,001 Mikrometer (für Partikel mit einem Molekulargewicht < 200) die empfindlichste Verfahrensstufe. Der Eintrag von CO₂ vor den Filterstufen Mikrofiltration und Ultrafiltration wirkt sich ohne Einschränkung ebenfalls positiv auf die Standzeitverlängerung der Membran-Filter aus.

So kann die CO₂-Eindüsung am Anfang der Filtrationsstufen erfolgen.

Zur Verbesserung des Lösungsverhaltens von Kohlendioxid kann in den Flüssigkeits strom der Druckrohrleitung eine Düsenlanze eingebaut werden. Diese kann z. B. so ausgelegt sein, daß ein feinblasiger Eintrag des Kohlendioxids gewährleistet ist. Die Menge des zugegebenen Kohlendioxids kann mit Hilfe einer Durchflußmengenmeß einrichtung entsprechend der Produktmenge geregelt werden. Technisch ist es ebenso möglich, Kohlendioxid entsprechend dem erreichten pH-Wert im Verhältnis zur Pro duktmenge zu regeln.

In einer Figur wird eine Vorrichtung gezeigt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen in einer Dosier lanze, die in einen Deckel beispielhaft eingeschweißt ist und die mit einem Ventil zur Regulierung des CO₂-Eintrages in die vorbeifließende Molke versehen ist. Zu erkennen ist, daß in der Dosierlanze das CO₂ über feine Austrittsöffnungen in die vorbeiströmen de Molke perlt und so deren pH-Wert erniedrigt wird.

Das CO₂-Eintragssystem ist so gestaltet, daß ein hoher Wirkungsgrad bei Beibehaltung der vorhandenen Pumpenleistung erreicht wird. Dabei ist bevorzugt das Eintragssy stem so ausgebildet, daß es im Rahmen des Reinigungszyklus problemlos mitgereinigt werden kann.

Das gasförmige CO₂ kann an den verschiedensten Stellen der Gesamtanlage in die Hauptproduktleitung eingedüst werden. Dabei ist es unerheblich, ob das CO₂ vor dem Mikrofilter, Ultrafilter, Nanofilter oder dem RO-Filter eingedüst wird. Kurze Reaktions strecken des CO₂ in der Molke sind möglich. Es muß gesichert werden, daß der CO₂- Druck ca. 1-2 bar über dem Gesamtdruck liegt.

Claims

1. Verfahren zur Filtration von Molke, dadurch gekennzeichnet, daß der Molke gasförmiges CO₂ zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Molke so viel gasförmiges CO₂ zugegeben wird, daß sich ein pH-Wert von ca. 6,0 bis 6,2 einstellt.