DE2410725C3

DE2410725C3 - Process for removing mineral salts from milk or milk products

Info

Publication number: DE2410725C3
Application number: DE19742410725
Authority: DE
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1976-10-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von Mineralsalzen aus Milch oder Milchprodukten auf wäßriger Basis, beispielsweise Magermilch, Molke oder Buttermilch, mit Hilfe von lonen-Austauschermembranen in einer Elektrodialysevorrichtung, wobei die Milch oder das Milchprodukt während des Durchführens durch die Vorrichtung ständig in Bewegung gehalten und aufgerührt wird.The invention relates to a method for removing mineral salts from milk or milk products on an aqueous basis, for example skimmed milk, whey or buttermilk, with the help of ion exchange membranes in an electrodialysis device, wherein the milk or the milk product during the Carrying out by the device is constantly kept in motion and stirred up.

Ein solches Verfahren ist bekannt aus der DT-PS 19 164, der sich die Verarbeitung eiweißhaltiger Produkte aus Molke zum menschlichen Konsum entnehmen läßt. In ähnlicher Weise ist auch die Verarbeitung sonstiger Milcharten oder Milchprodukte, beispielsweise Kuhmilch, Ziegenmilch, Magermilch, Molke, Buttermilch u. dgl. bekannt, wobei die darin enthaltenen Mineralsalze entfernt werden, so daß ein menschlicher oder tierischer Verbrauch möglich wird. Bei dem bekannten Verfahren werden die zum menschlichen Konsum geeigneten eiweißhaltigen Produkte aus Molke oder eineedickter Molke durch Elektrodialyse gewonnen, wobei bei vorgegebenem pH-Wert das Verfahren so lange durchgeführt wird, bis der Aschengehalt um mindestens 80% abgenommen hat, anschließend kann die Flüssigkeit, wenn erwünscht, getrocknet werden. Solche bekannten Elektrodialysevorrichtungen arbeiten mit Ionen-AustauscheiTOembranen und bestehen aus einer Vielzahl von Abteilen, die jeweils voneinander getrennt sind durch abwechselnd angeordnete Anionen-Austauschermembranen und Kationen-Austauschermembranen. In den Abteilen wird die zu behandelnde Milch oder die Milchprodukte oder eine sonstige zu entsalzende oder entmineralisierende Flüssigkeit behandelt, desgleichen auch eine Flüssigkeit zur Konzentrierung von Ionen, d. h. eine im folgenden als Konzentrationslösung bezeichnete Flüssigkeit, diese beiden Flüssigkeiten werden abwechselnd in der Weise durch die Abteile geleitet, daß jeweils durch ein Abteil die zu behandelnde Milch und durch das andere die Konzentrationsflüssigkeit fließt. Im folgenden werdenSuch a method is known from DT-PS 19 164, which deals with the processing of protein-containing products can be extracted from whey for human consumption. The processing is similar other types of milk or milk products, for example cow's milk, goat's milk, skimmed milk, whey, buttermilk and the like known, wherein the mineral salts contained therein are removed, so that a human or animal consumption becomes possible. In the known process, they become human consumption suitable protein-containing products from whey or a thick whey obtained by electrodialysis, with the process being carried out at a given pH value until the ash content is reduced by has decreased by at least 80%, then the liquid can be dried if desired. Such known electrodialysis devices work with ion exchange membranes and exist from a plurality of compartments, which are separated from one another by arranged alternately Anion exchange membranes and cation exchange membranes. In the compartments is the to be treated Milk or the milk products or any other liquid to be desalinated or demineralized treated, as well as a liquid for the concentration of ions, i. H. one hereinafter referred to as Concentration solution called liquid, these two liquids are alternated in that way passed through the compartments that in each case the milk to be treated through one compartment and the milk through the other Concentration liquid flows. The following will be

μ die Abteile, in denen die zu behandelnde Milch oder ihre Milcherzeugnisse durchgeleitet werden, als Verdünnungsabteile und die Abteile, die die Konzentrationsflüssigkeit führen, als Konzentrationsabteile bezeichnet; die beiden Enden eines solchen Abteilstapels oder Zellenstapels sind dann schließlich noch mit negativen oder positiven Elektroden ausgestattet. Lediglich zur Vereinfachung und aus Gründen der Klarheit wird im folgenden die zu behandelnde Flüssigkeit ausschließlich als Kuhmilch, Ziegenmilch oder sonstige tierische Milch und als ihre Milchprodukte in flüssiger wäßriger Form, nämlich Magermilch, Molke oder Buttermilch bezeichnet, allgemein kann hier jedoch jedes beliebige Material behandelt werden.
Wird ein solches Ionen-Austauscherverfahren, welches auf der Verwendung von Membranen beruht, wie oben schon erwähnt, für die Entfernung von mineralischen Salzen aus Milch oder eben ähnlichen Erzeugnissen verwendet, dann hängen in der Milch enthaltene Proteine an den Membranoberflächen an und der Wirkungsgrad der Entsalzung nimmt ab, so daß in den meisten Fällen eine Fortsetzung des Betriebes immer schwieriger und dann ausgeschlossen wird. Selbst dann, wenn die elektrische Stromdichte, die zu behandelnde Flüssigkeit, die Konzentrationslösung, die Elektrodenspüllösung, der Flächenbereich und die Anzahl der Ionen-Austauschermembranen, die Dialysetemperatur, die Qualität der Milch und so weiter in entsprechender Weise geregelt werden, so macht doch dieses Anhängen der Proteine an den Membranen ein weiteres Arbeiten immer schwieriger und verringert in einem solchen Maße den Wirkungsgrad der Entsalzung, daß ein weiterer Betrieb ausgeschlossen wird. Wird Milch mittels des lonen-Austauschermembranverfahrens entsalzen, dann werden auf der Seite der Konzentrationsabteile Phosphate und Kalziumionen freigegeben und dementsprechend lagern sich an den Membranen Kalziumphosphate ab, die ebenfalls den Wirkungsgrad der Entsalzung verringern und einen weiteren Betrieb schwierig gestalten und schließlich beenden. Um die Ablagerung von Kalziumphosphaten zu verhindern sind schon verschiedene Mittel vorgeschlagen worden beispielsweise kann man einen beträchtlichen Volumensanteil der Lösung in den Konzentrationsabteilen wegschütten und dafür frische NaCl-Lösung zuführen und zwar jeweils in bestimmten Zeitabständen oder da; Kalziumion wird durch ein Natriumion ersetzt, inderr man die Konzentrationslösung durch eine »Na-Typ· Kationen-Austauscherharzschicht« hindurchleitetμ denotes the compartments in which the milk to be treated or its milk products are conveyed as dilution compartments and the compartments which carry the concentration liquid as concentration compartments; the two ends of such a compartment stack or cell stack are then finally equipped with negative or positive electrodes. Merely for the sake of simplicity and for the sake of clarity, the liquid to be treated is referred to below exclusively as cow's milk, goat's milk or other animal milk and as its milk products in liquid aqueous form, namely skimmed milk, whey or buttermilk, but generally any material can be treated here .
If such an ion exchange process, which is based on the use of membranes, as already mentioned above, is used for the removal of mineral salts from milk or similar products, then proteins contained in the milk adhere to the membrane surfaces and the efficiency of the desalination decreases, so that in most cases a continuation of the operation becomes more and more difficult and then impossible. Even if the electric current density, the liquid to be treated, the concentration solution, the electrode rinsing solution, the surface area and the number of ion exchange membranes, the dialysis temperature, the quality of the milk and so on are appropriately regulated, this appending is still necessary the proteins on the membranes more and more difficult to work and reduces the efficiency of the desalination to such an extent that further operation is ruled out. If milk is desalinated by means of the ion exchange membrane process, phosphates and calcium ions are released on the side of the concentration compartments and calcium phosphates are accordingly deposited on the membranes, which also reduce the efficiency of desalination and make further operation difficult and ultimately terminate. In order to prevent the deposition of calcium phosphates, various means have already been proposed, for example, a considerable volume of the solution can be poured away in the concentration compartments and fresh NaCl solution can be added, in each case at certain time intervals or there; Calcium ion is replaced by sodium ion by passing the concentration solution through an »Na-type · cation exchange resin layer«

Aber selbst in einem solchen Verfahren, bei welchem man die konzentrierte NaCI-Lösung, die Kalziumphosphat enthält, wegschüttet und eine frische NaCl-Losung dafür ersetzt, vergrößert sich der Anteil der zu beseitigenden Lösung im beträchtlichen Maße und den- s noch bleiben Proteine an den Membranen hängen und verstopfen sie. Wird in diesem Zusammenhang die Konzentrationslösung durch eine Ionen-Austauscherharzschicht vom Na-Typ geleitet, dann ist ein zusätzliches Verfahren erforderlich, bei welchem das Kationen-Austauscherharz vom Na-Typ verwendet werden muß, was die Produktionskosten höher gestaltet, trotzdem das Anhängen von Proteinen, welches immer noch auftritt, nicht verhindert Daher sind beide Maßnahmen bei industriell angewendeten kontinuierlichen Prozessen nicht durchzuführen, auf jeden Fall schwierig zu handhaben.But even in such a procedure, in which one the concentrated NaCI solution, the calcium phosphate contains, throws away and replaces a fresh NaCl solution for it, the proportion of to increases eliminating solution to a considerable extent and still proteins stick to the membranes and clog them. In this context, the concentration solution is covered by an ion exchange resin layer passed by the Na type, then an additional process is required in which the cation exchange resin Na type must be used, which makes the production cost higher, anyway protein attachment, which still occurs, does not prevent therefore both measures are not to be carried out with industrially applied continuous processes, in any case difficult to do handle.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von Mineralsalzen aus Milch oder Milchprodukten zu schaffen, mit welchem sich die Milch oder ihre Produkte auf wäßriger Basis einwandfrei und ohne Unterbrechung sowie ohne jede Anlagerung von Proteinen oder Kalziumphosphat wirkungsvoll entsalzen lassen.It is therefore the object of the present invention to provide a method for removing mineral salts from milk or to create milk products with which the milk or its water-based products can be used properly and effectively without interruption and without any accumulation of proteins or calcium phosphate let desalt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß man in Verdünnungsabteilen in die Milch oder -produkte kontinuierlich oder intermittierend Gasblasen dispergieren läßt, daß man die Milch mit einer linearen Fließgeschwindigkeit von 5 bis 30 cm/sec durch die Vorrichtung leitet und die Polarität der die Elektrodialyse durchführenden Elektroden intermittierend umkehrt.To solve this problem, the invention is based on the method mentioned at the beginning and consists according to the invention in that one in dilution compartments in the milk or milk products continuously or intermittently Gas bubbles can be dispersed by the fact that the milk is allowed to flow at a linear flow rate of 5 to 30 cm / sec passes through the device and the polarity of the electrodes performing the electrodialysis intermittently reverses.

Langjährige Untersuchungen haben nämlich ergeben, daß es nieglich ist, Milch im kontinuierlichen Prozess im industriellen Maßstab durch die Verwendung von Ionen-Austauschermembranen zu entsalzen, wobei sowohl das Anhängen von Proteinen als auch die Ablagerung von Kalziumphosphat an den Membranoberflächen verhindert werden kann. Hierbei wird eine Elektrodialysevorrichtung verwendet, die in der Lage ist, mittels Ionen-Austauschermembranen die Mineralsalze der Milch zu entziehen, wobei kontinuierlich oder intermittierend Gasblasen in die Milch eirgeführt werden, um sie ununterbrochen in Bewegung zu halten und aufzurühren, während sie in den Verdünnungsabteilen, wie sie bezeichnet werden sollen, behandelt wird. Gleichzeitig wird die zu behandelnde Milch durch die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 5 bis 30 cm/sec hindurchgeführt, und es wird die Polarität der Elektroden intermittierend gewechselt oder umgekehrt, so daß man mit überraschend großem Erfolg eine Elektrodialyse unter Entfernung von Mineralsalzen erzielt, ohne daß es zu einem Anhängen von Proteinen oder einer Ablagerung von Kalziumphosphat an den Membranen kommt.Years of research have shown that it is never possible to have milk in a continuous process to desalinate on an industrial scale through the use of ion exchange membranes, whereby both the attachment of proteins and the deposition of calcium phosphate on the membrane surfaces can be prevented. This is an electrodialysis machine used, which is able to use ion exchange membranes to remove the mineral salts to withdraw from the milk, whereby gas bubbles are continuously or intermittently introduced into the milk, to keep them moving and stirring continuously while they are in the dilution compartments, how they are to be referred to is treated. At the same time, the milk to be treated is replaced by the Device passed through at a speed in the range between 5 to 30 cm / sec, and it is the The polarity of the electrodes changed intermittently or vice versa, so that one with a surprisingly large Successful electrodialysis is achieved with the removal of mineral salts without there being an attachment of Proteins or a deposit of calcium phosphate on the membranes.

Hinsichtlich der Art der zu verwendenden, die Elektrodialyse durchführenden Vorrichtung sei bemerkt, daß im Grunde ausgehend von jeder geeigneten Vorrichtung mit Ionen-Austauschermembranen gearbeitet werden kann, wobei vorzugsweise auch nur Kationen-Austauschermembranen als Ionen-Austauschermembranen verwendet werden können, diese wechseln sich dann ab mit neutralen halbdurchlässigen Membranen. Die Konzenirationsabteile und/oder die Verdünnungsabteile können mit Abstandshaltern eingesetzt werden, um Turbulenzen zu erzeugen oder sie können so aneeordnet werden, daß entlang der Membranen ein sich windender Strom gebildet wird, um die Geschwindigkeit des Durchflusses zu beschleunigen und gleichzeitig die Verweilzeit der zu behandelnden Milch zu verlängern. Bevorzugt wird ein Press-Filter-Gefäß mit Ionen-Austauschermembranen zur Elektrodialyse verwendet, da auf diese Weise der Abstand zwischen den Membranen reduziert werden kann. Als Beispiele solcher Vorrichtungen sei verwiesen auf das US-Patent 27 08 658 oder die japanische Patentveröffentlichung Sho 3 28 165; die Erfindung läßt sich jedoch auch mit sonstigen Elektrodialysegefäßen durchführen.With regard to the type of device to be used and performing the electrodialysis, it should be noted that that basically working on the basis of any suitable device with ion exchange membranes can be, preferably only cation exchange membranes can be used as ion exchange membranes, these then alternate with neutral, semi-permeable membranes. The concentration compartments and / or the dilution compartments can be used with spacers, to create turbulence or they can be arranged so that along the membranes a winding stream is formed to accelerate the speed of the flow and at the same time to extend the residence time of the milk to be treated. A press filter vessel with ion exchange membranes is preferred used for electrodialysis, as in this way the distance between the membranes can be reduced. As examples of such devices, reference is made to US Pat. No. 2,708,658 or Japanese Patent Publication Sho 3 28 165; However, the invention can also be used with others Carry out electrodialysis vessels.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens an Hand der Figuren im einzelnen näher erläutert Dabei zeigtIn the following the method according to the invention and an embodiment for carrying out the Method explained in more detail with reference to the figures

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Schnittdarstellung durch eine Elektrodialysevorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die mit lonen-Austauschermembranen ausgerüstet ist,F i g. 1 a schematic representation of a sectional representation by an electrodialysis device for carrying out the method according to the invention, the is equipped with ion exchange membranes,

F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Flußkreisläufe von Milch sowie die spezielle Elektrodenspülanordnung als Detailausschnitt der Darstellung der Fig. 1;F i g. 2 shows a schematic representation of the flow circuits of milk and the special electrode rinsing arrangement as a detail of the illustration in FIG. 1;

F i g. 3 zeigt die entsprechenden Flußkreisläufe der Konzentrationslösung und die Kathodenanordnung mit Spülflüssigkeitskreislauf.F i g. 3 shows the corresponding flow circuits of the concentration solution and the cathode arrangement Rinsing fluid circuit.

In F i g. 1 ist im Schnitt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung gezeigt, die eine Elektrode 1 ( — Pol), eine Elektrode 2 ( + Pol), Anionen-Austauschermembranen 3, Kationen-Austauschermembranen 4 und Befestigungsplatten 5 umfaßt, die dazu verwendet werden, den gesamten Aufbau zwischen seinen beiden Enden zusammenzupressen, nachdem die Vorrichtung zusammengesetzt worden ist. Die Elektrodenspülflüssigkeit zirkuliert zwischen der jeweiligen Befestigungsplatte 5 und der noch zugeordneten Ionen-Austauscher-Endmembran, dabei ist Einlaß und Auslaß für die Zirkulation in der F i g. I mit dem Bezugszeichen 6 bzw. 7 versehen. Die zu behandelnde Milch wird in die Vorrichtung durch die Einlaßöffnung 8 eingeführt und tritt, nachdem sie in den Durchlässen der Vorrichtung zirkuliert hat, am Auslaß 9 als behandelte Milch wieder aus. Die Konzentrationslösung wird durch einen Einlaß 10 in die Vorrichtung eingeführt und fließt nach Zirkulieren und Durchleiten durch die Durchlässe der Vorrichtung am Auslaß 11 wieder heraus und wird dann zum fortgesetzten Umlauf wieder dem Einlaß 10 zugeführt. In jedem Abteil der Vorrichtung sind Gasblasen erzeugende oder zuführende Röhren 12 und 13 angeordnet, durch welche Gasblasen in die Milch und in die Konzentrationslösung eingebracht werden. Mit 14 ist ein Umschalter bezeichnet, um die Polarität der Elektroden umzukehren.In Fig. 1 is shown in section in a schematic representation of a device that has an electrode 1 (- pole), an electrode 2 (+ pole), anion exchange membranes 3, cation exchange membranes 4 and mounting plates 5, which are used to hold the entire structure between its two ends after the device has been assembled. The electrode rinse fluid circulates between the respective fastening plate 5 and the still assigned ion exchanger end membrane, there is inlet and outlet for the circulation in FIG. I are provided with the reference numerals 6 and 7, respectively. The milk to be treated is introduced into the device through the inlet opening 8 and passes, after it has circulated in the passages of the device, out again at outlet 9 as treated milk. The concentration solution is introduced into the device through an inlet 10 and flows after being circulated and passing through the passages of the device at the outlet 11 again and then becomes the continued circulation fed back to the inlet 10. In each compartment of the device there are gas bubbles generating or supplying tubes 12 and 13 arranged through which gas bubbles enter the milk and into the concentration solution be introduced. With a switch 14 is designated to the polarity of the electrodes to reverse.

F i g. 2 zeigt die Durchlässe der Milch und der Elektrodenspülflüssigkeit in der Vorrichtung nach F i g. 1 in einer größeren Detaildarstellung. Die zu behandelnde Milch wird durch den Einlaß 8 in die Vorrichtung eingeführt, durchfließt jedes Abteil zur Verringerung der Konzentration, das im folgenden als Verdünnungsabteil bezeichnet werden soll und welches zwischen jeder anionischen Membran 3 und jeder kathionischen Membran 4 gebildet ist, um entsalzen zu werden, anschließend fließt die behandelte Milch aus dem Auslaß 9 heraus. In den Flußweg der Milch ist die Gasblasen zuführende perforierte Röhre 12 eingeführt, die Gasblasen werden in der Lösung dispergiert und bewirken ein Rühren und eine Bewegung der Lösung und gleichzeitig eine Vibration der Membranen.F i g. 2 shows the passages of the milk and the electrode rinsing liquid in the device according to FIG. 1 in a larger detailed representation. The one to be treated Milk is introduced into the device through inlet 8, flowing through each compartment to reduce the Concentration which will hereinafter be referred to as the dilution compartment and which between each anionic membrane 3 and each cathionic membrane 4 is formed to be desalted, subsequently the treated milk flows out of the outlet 9. In the flow path of the milk, the gas bubbles are supplied perforated tube 12 inserted, the gas bubbles are dispersed in the solution and cause a Stirring and moving the solution and at the same time vibrating the membranes.

F i g. 3 sind schließlich die Durchlässe für die Konzentrationslösung und für die Spüllösung für die positive Elektrode im größeren Detail dargestellt. Die Konzentrationslösung wird durch den Einlaß 10 eingeführt, durchfließt jedes im nachfolgenden Konzentrationsabteil genannte zugeordnete Abteil und fließt dann am Auslaß It wieder heraus und wird dann wiederum am Einlaß 10 zum Umlauf gebracht. Auch in Fig.3 sind die Gasblasen liefernden Röhren 13 dargestelltF i g. 3 finally shows the passages for the concentration solution and for the rinsing solution for the positive electrode in greater detail. The concentration solution is introduced through the inlet 10 , flows through each of the associated compartments mentioned in the following concentration compartment and then flows out again at the outlet It and is then again circulated at the inlet 10. The tubes 13 supplying gas bubbles are also shown in FIG

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde, nämlich zu entsalzende Milch, beispielsweise Kuhmilch, Ziegenmilch oder von anderen Tieren stammende Milch sowie ihre flüssigen Milchprodukte einschließlich Magermilch, Molke, Buttermilch usw. wird durch die Verdünnungsabteile der nach dem Elektrodialyseverfahren arbeitenden Vorrichtung, die mit lonen-Austauschermembranen ausgerüstet ist, durchgeleitet, während in den Konzentrationsabteilen im allgemeinen eine elektrolytische Lösung, die kaum in der Lage ist ausgefällte Phosphatsalze zu bilden, hindurchgeleitet wird, beispielsweise eine 0,01 bis 1 °/o. bevorzugt eine 0,1% NaCI Lösung. In den Spülabteilen für die Elektrode läßt man eine Lösung eines Elektrolyten, beispielsweise eine 0,5 bis 5% NaCI-Lösung, bevorzugt eine 1% NaCI-Lösung zirkulieren.The milk to be treated by the method according to the invention, namely to be desalinated, for example Cow's milk, goat's milk or milk derived from other animals and their liquid milk products including skimmed milk, whey, buttermilk, etc. is passed through the dilution compartments of the after electrodialysis process working device, which is equipped with ion exchange membranes, passed through, while in the concentration compartments in general an electrolytic solution hardly in the It is possible to form precipitated phosphate salts, for example a 0.01 to 1%. preferred a 0.1% NaCl solution. In the rinsing compartments for the electrode, a solution of an electrolyte, for example circulate a 0.5 to 5% NaCl solution, preferably a 1% NaCl solution.

Da Milch Protein enthält, welches in der Lage ist an den Oberflächen der Membranen anzuhängen, ist es bei der Behandlung von Milch zur Verhinderung eines solchen Geschehens erforderlich, die lineare Geschwindigkeit des Flusses der zu behandelnden Milch ansteigen zu lassen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die Lösung umgerührt und bewegt und wird daran gehindert. Proteine an den Membranoberflächen anhängen zu lassen oder Mineralsalze an den Membranoberflächen abzulagern, und zwar dadurch, daß die Iineare Geschwindigkeit in den Verdünnungsabteilen auf über 5cm/sec und unter etwa 30cm/sec eingestellt wird, und zwar bevorzugt in einem Bereich zwischen 8 bis 12cm/sec gehalten wird, wobei kontinuierlich oder intermittierend ein für die Milch nicht schädigendes Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff od. dgl. eingeblasen und auf diese Weise Gasblasen in der Flüssigkeit dispergiert werden. Überschreitet die lineare Geschwindigkeit einen Wert von etwa 30cm/sec dann führt dies zu dem Anhängen von Proteinen, auch venirsacht der Abfall der elektrischen Stromdichte eine Verringerung des Wirkungsgrades. Auch in den Konzentrationsabteilen wird die lineare Flußgeschwindigkeit wie weiter oben angegeben, bevorzugt eingestellt und/oder es werden Gasblasen zugeführt wie oben er- so wähnt. Since milk contains protein which is able to adhere to the surfaces of the membranes, in the treatment of milk, in order to prevent such a occurrence, it is necessary to increase the linear velocity of the flow of the milk to be treated. According to one feature of the invention, the solution is agitated and agitated and is prevented from doing so. To allow proteins to adhere to the membrane surfaces or to deposit mineral salts on the membrane surfaces by setting the linear velocity in the dilution compartments to above 5 cm / sec and below about 30 cm / sec, preferably in a range between 8 to 12 cm / sec. sec is held, continuously or intermittently a non-harmful to the milk gas, for example air or nitrogen or the like. Blown and in this way gas bubbles are dispersed in the liquid. If the linear speed exceeds a value of about 30 cm / sec, then this leads to the attachment of proteins, and the drop in the electrical current density also causes a reduction in the efficiency. In the concentration compartments, too, the linear flow rate is preferably set as indicated above and / or gas bubbles are supplied as mentioned above.

Was das Einfuhren von Gasblasen betrifft, so sind hier keine speziellen Beschränkungen erforderlich und man kann in geeigneter Weise vorgehen, beispielsweise können die Gasblasen direkt in jedes Abteil eingeblasen werden oder man fuhrt Gasblasen dadurch in jedes Abteil ein, daß das Gas durch Düsen geblasen wird, die zwischen jedem Abteil und der die Milch und auch die Konzentrationslösung zuführenden Pumpe angeordnet sind. Is geeigneter Weise wird das zweckmäßigste ein- te zublasende Gasvohnnen je nach Art und Aufbau der Vorrichtung, der Flußrate und der Viskosität der zu behandelnden Flüssigkeit geändert, hierbei ist es ausreichend, weaa das Gas in der Flüssigkeit in feinverteiltem Zustand dispergiert ist, dies kann leicht durch Vor- Untersuchungen bestimmt werden. Wird beispielsweise Molke verwendet dann liegt das einzublasende Gasvolumen in einem Bereich zwischen t/2 bis 1/20, bevor zugt zwischen 1/5 bis 1/10 des Molkevolumens. Regarding the introduction of gas bubbles, no special restrictions are required here and one can proceed in a suitable manner, for example the gas bubbles can be blown directly into each compartment or one introduces gas bubbles into each compartment by blowing the gas through nozzles, which are arranged between each compartment and the pump supplying the milk and also the concentration solution . Is suitably the most appropriate one gas to be blown is changed without depending on the type and structure of the apparatus, the flow rate and the viscosity of the liquid to be treated, here it is sufficient that the gas is dispersed in the liquid in a finely divided state, this can easily to be determined by preliminary examinations. If, for example, whey is used then the gas volume to be injected is in a range between t / 2 to 1/20, before given between 1/5 to 1/10 of the whey volume.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die an den Membranen anhängenden Proteine dadurch freigesetzt daß für eine kurze Zeit die Polarität der Elektroden umgekehrt wird. Dabei ist eine für eine kurze Zeit wirksame intermittierende Polaritätsumkehr einmal für einen Zeitraum von 30 Sekunden bis 3 Minuten, in jedem größeren Zeitraum von 30 Minuten bis 2 Stunden ausreichend wirksam.According to a further feature of the invention, the proteins attached to the membranes are thereby removed released that for a short time the polarity of the electrodes is reversed. One is for one short-term intermittent polarity reversal once for a period of 30 seconds to 3 minutes, sufficiently effective in any longer period of time from 30 minutes to 2 hours.

Nach Vollendung des Entsalzungsvorgangs wird das Innere der Vorrichtung mit einer alkalischen, aber auch einer Säurelösung je nach Sorte und Qualität der verwendeten Milch gespültAfter completion of the desalination process, the interior of the device is alkaline, as well an acid solution depending on the type and quality of the milk used

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung läßt sich, wie soeben schon festgestellt das Anhängen von Proteinen und die Ablagerung von Kalziumphosphat auf den Membranoberflächen dadurch verhindern, daß man gleichzeitig die Flußrate der Milch steigert. Gas in die zu behandelnde Milch einbläst und intermittierend die Polaritäten der Elektroden umkehrt; wird allerdings nur eine dieser Maßnahmen getroffen, dann lassen sich die gewünschten Wirkungen nicht erzielen und ein kontinuierlicher Verfahrensablauf ist unmöglich. Das bedeutet daß nur dann, wenn sämtliche drei Maßnahmen kombiniert werden, das Anhängen von Proteinen und Kaiziumphosphat vermieden und damit ein kontinuierliches Entsalzungsverfahren unter Verwendung von lonen-Austauschermembranen erreicht werden kann, welches wirksam und mit hohem Wirkungsgrad zu arbeiten imstande istAccording to a further feature of the invention, as just stated, the appending of Prevent proteins and the deposition of calcium phosphate on the membrane surfaces by the flow rate of the milk is increased at the same time. Injects gas into the milk to be treated and intermittently reverses the polarities of the electrodes; However, if only one of these measures is taken, then it can be do not achieve the desired effects and a continuous process flow is impossible. The means that only when all three measures are combined, the attachment of proteins and calcium phosphate avoided and thus using a continuous desalination process can be achieved by ion exchange membranes, which effectively and with high efficiency is able to work

Behandelt man Milch in erfindungsgemäßer Weise, dann läßt sich ein gesamter Milchvorrat entsalzen, in manchen Fällen ist es aber auch möglich, Milch bis zu einem gewünschten Grad zu entsalzen, d.h. ihr die Mineralstoffe zu entziehen, indem nur ein Teil des gesamten Milchvorrates entsalzen und im höheren Maße behandelt wird und dann diese Milch mit der verbleibenden unbehandelten Milch gemischt wird. Es ist auch mögeich, eine nur bis zu einem gewissen Maß entsalzene Milch in der Weise zu erhalten, daß man zu behandelnde Milch zunächst in der Vorrichtung zirkulieren läßt und nachdem man einen gewissen Grad an Entmineralisierung erreicht hat unbehandelte Milch in die zirkulierende Milch einläßt und gleichzeitig entsalzene Milch in dem Maße und in dem gleichen Volumen wie Milch zugeführt wird, abziehtIf milk is treated in the manner according to the invention, then an entire milk supply can be desalted in In some cases, however, it is also possible to desalinate milk to the desired degree, i.e. you the Eliminate minerals by desalinating only part of the total milk supply and to a greater extent treated and then this milk is mixed with the remaining untreated milk. It is also may I obtain a milk that has only been desalinated to a certain extent in such a way that one needs to be treated First circulating milk in the device and after having had a certain degree of demineralization has reached untreated milk in the circulating milk and at the same time desalinated Milk is withdrawn to the same extent and in the same volume as milk is supplied

Die folgenden Beispiele dienen einer noch genaueren Erläuterung vorliegender Erfindung.The following examples serve to illustrate the present invention in more detail.

Beispiel 1example 1

Es ist eine lonen-Austauscher-Elektrodialysevorrichtung vorgesehen nah Anionen-Austauschennembranen und Kationen-Austauscherrnen, die jeweils eine effektive Wirkungsfläche von 3OdBa³ZFoUe, Blatt oder Fläche aufweisen und die abwechselnd in einem Abstand von 2 mm zur Bildung von 101 Konzentrationsabteilen und 100 VerdünnuKgsabteilea angeordnet sind. CMe Vorrichtung wird dabei bei einer Spannung von 220 V mit einem elektrischen Strom zwischen i0 bis 20 A betrieben, wobei in beiden Elektrodenkammern 0,2 Tonnen einer 1% NaCI-Lösung als EMctrodenspullösung zirkulieren; weiterhin läSt man in den Konzentrationsabteaen eine 0,1% NaQ-Ldsung mh einer linearen Geschigkeit von lOcm/Sek als Konzentrationslösung zirkulieren. Nichtfette Much, d. h. Magermilch zirkuliert in der Vrt, wobei gleichzeitig 1/10 Luftvolumen, basierend auf dem Volumen der zu An ion-exchange electrodialysis device is provided near anion-exchange membranes and cation-exchange ^{membranes, each of which has an effective effective area of 3OdBa 3} ZFoUe, leaf or surface and which are arranged alternately at a distance of 2 mm to form 101 concentration compartments and 100 dilution compartments are. The CMe device is operated at a voltage of 220 V with an electrical current of between 10 and 20 A, with 0.2 tons of a 1% NaCl solution circulating as an EM electrode rinsing solution in both electrode chambers; Furthermore, a 0.1% NaQ solution is circulated in the concentration sample at a linear rate of 10 cm / sec as a concentration solution. Non-fats Much, ie skimmed milk, circulates in the Vrt, at the same time taking 1/10 volume of air, based on the volume of the to

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behandelnden Magermilch durch die Gaseinlaßröhren eingeführt und die Polarität der Elektroden jeweils einmal jede 30 Minuten für eine Minute umgekehrt wird. Auf diese Weise wird die Elektrodialyse kontinuierlich für fünf Stunden durchgeführt und man erhält eine Magermilch, die bis zu einem Grad von 25% entsalzen ist. Die Verdünnungsabteile werden dann mit Wasser für 10 Minuten gewaschen, während welcher Zeit in den Verdünnungsabteilen die Luftzuführung weiter durchgeführt wird.treated skimmed milk is introduced through the gas inlet tubes and the polarity of the electrodes once each is reversed for one minute every 30 minutes. In this way electrodialysis becomes continuous carried out for five hours and you get a skimmed milk that desalinates to a degree of 25% is. The dilution compartments are then washed with water for 10 minutes, during which time in the air supply is carried out further to the dilution compartments.

Dieser eine Durchlauf- oder Behandlungszyklus wurde anschließend dann kontinuierlich nochmals 30mal wiederholt, es konnten jedoch keine Veränderungen oder Verschlechterungen bei der Entmineralisierung während des Verfahrens festgestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde dann die Vorrichtung überholt und gewartet, es konnten jedoch weder abnorme Zustände noch irgendwelche Ablagerungen an den Membranen beobachtet werden.This one cycle or treatment cycle was then repeated 30 times continuously repeated, but there were no changes or deteriorations in demineralization to be determined during the procedure. At this point the device was overhauled and waited, but neither abnormal conditions nor any deposits on the membranes could be found to be observed.

Beispiel 2Example 2

Es wird die gleiche Ionen-Austauscher-Elektrodialysevorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet und bei einer Spannung von 220 V und einem elektrischen Strom von 10 bis 60 A betrieben, wobei man jeweils 0,2 Tonnen einer 1% NaCI-Lösung als Elektrodenspüllösung und auch in Form einer 0,1% NaCI-Lösung als KonzentnHionslösung mit einer linearen Geschwindigkeit von lOcm/sek zirkulieren läßt. Gleichzeitig wird in die Verdünnungsabteile konzentrierte Molke mit einer linearen Geschwindigkeit von 10 cm/sec eingeführt und für jeweils eine Minute jede 50 Minuten wird auf der Volumensbasis der Molke 1/5 Luftvolumen zugeführt; dabei werden jeweils einmal für eine Minute jede 30 Minuten während des Behandlungsverfahrens die PoIa ritäten der Elektroden umgekehrt und man erhält schließlich nach einer fünfstündigen Elektrodialyse eine bis zur Höhe von 90% entsalzene konzentrierte Molke. Nach Abschluß des Entsalzungs- oder Entmineralisierungsverfahren werden die Verdünnungsabteile gespült, indem man 10 Minuten lang 0,2 Tonnen einer 0,2% NaOH-Lösung und anschließend 5 Minuten lang Wasser unter Zuführung von Luft zirkulieren läßt. Anschließend werden die Verdünnungsabteile und die Konzentrationsabteile dadurch gespült, daß man 10 Minuten lang jeweils 0,2 Tonnen einer 0,2% HCI-Lösung und anschließend 10 Minuten lang mit Wasser im Umlauf nachspült.It will be the same ion exchange electrodialysis machine as used in example 1 and at a voltage of 220 V and an electrical Current operated from 10 to 60 A, 0.2 tons of a 1% NaCl solution being used as the electrode rinsing solution and also in the form of a 0.1% NaCl solution as a concentration solution at a linear rate of 10 cm / sec. At the same time, concentrated whey is poured into the dilution compartments with a linear speed of 10 cm / sec and for one minute every 50 minutes is on the Volume base of whey supplied 1/5 volume of air; once every 30 minutes for one minute Minutes during the treatment process, the polarities of the electrodes are reversed and one obtains finally, after five hours of electrodialysis, concentrated whey that has been desalinated to the extent of 90%. After the desalination or demineralization process has been completed the dilution compartments are rinsed by placing 0.2 tons of a 0.2% NaOH solution and then circulating water for 5 minutes with the addition of air. Subsequently the dilution compartments and the concentration compartments are rinsed by leaving 10 minutes 0.2 tons of a 0.2% HCl solution each time and then circulating water for 10 minutes rinses.

Auch dieser Behandlungsvorgang wurde kontinuierlich für weitere 30 Durchläufe oder Vorgänge wiederholt, auch hier ließ sich keinerlei Verschlechterung im Entmineralisierungsvorgang feststellen, so daß die Möglichkeit eines kontinuierlichen Betriebes bewiesen ist. Zwar wurde zu diesem Zeitpunkt die Vorrichtung gewartet und überholt, es stellten sich jedoch keinerlei Abnormitäten fest, auch wurden keine Ablagerungen an den Membranoberflächen beobachtet.This treatment process was also repeated continuously for a further 30 runs or processes, Here, too, no deterioration in the demineralization process was found, so that the Possibility of continuous operation has been proven. True, at this point the device was serviced and overhauled, but no abnormalities were found, nor were any deposits observed on the membrane surfaces.

Wurde ein solcher Vorgang jedoch mit einer linearen Geschwindigkeit von 3 cm/sec bezüglich der Konzentrationslösung und der konzentrierten Molke im Gegensatz zu den obigen Angaben und Ergebnissen durchgeführt, ohne daß Luft zugegeben wurde und ohne daß die Polarität umgekehrt wurde, dann ließen sich nach einer Betriebsdauer von 2 Stunden Protein- und andere Ablagerungen an den Membranen feststellen, wobei die Gesamtwirkungsweise der Vorrichtung unterbrochen wurde. Erhöhte man die lineare Geschwindigkeit auf den oben angegebenen Zustand, dann war ein Betrieb bis zu fünf Durchläufen möglich, beim sechsten Durchlauf mußte der Betrieb jedoch unterbrochen werden. Wurde die lineare Geschwindigkeit weiterhin erhöht und wurde während des Behandlungsverfahrens lediglich Luft zugeführt, dann waren fünfzehn Durchläufe oder Behandlungsvorgänge möglich, weitere Durchläufe waren jedoch wegen der angestiegenen Ablagerungen an den Membranen und des sich daraus ergebenden Absinkens des Wirkungsgrades des Entmineralisierungsvorganges unmöglich. Die gleichen Ergebnisse erhielt man im übrigen, wenn die lineare Geschwindigkeit auf 10 cm/sec gesteigert und lediglichHowever, such an operation was carried out at a linear speed of 3 cm / sec with respect to the concentration solution and the concentrated whey, contrary to the data and results above, carried out without air being added and without the polarity being reversed, protein- and detect other deposits on the membranes, thereby reducing the overall effectiveness of the device was interrupted. If one increased the linear velocity to the state given above, then an operation up to five runs was possible, however, operations had to be interrupted on the sixth run. Became the linear speed continued to increase and only air supplied during the treatment process then it was fifteen Runs or treatments are possible, but more runs were possible because of the increased Deposits on the membranes and the resulting drop in the efficiency of the Demineralization process impossible. Otherwise, the same results were obtained when the linear Speed increased to 10 cm / sec and only

die Polaritäten umgekehrt wurden, ohne daß Luft zugeführt wurde.the polarities were reversed without admitting air.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for removing mineral salts from milk or milk products on an aqueous basis with the help of ion exchange membranes in an electrodialysis device, with the milk or the milk product is kept in constant motion while it is being passed through the device and is stirred up, characterized by that in dilution compartments in the milk or milk products continuously or intermittently The gas bubbles are allowed to disperse by the fact that the milk is measured at a linear measuring speed of 5 up to 30 cm / sec passes through the device and the polarity of the electrodialysis performing Electrodes reversed intermittently.

2. The method according to claim 1, characterized in that the volume of gas blown in between 1/2 to 1/20, preferably 1/5 to 1/10 volume on the basis of the volume of milk to be treated or its milk products.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the polarity of the electrodes during operation once during a period from 30 minutes up to 3 hours for a time from 30 seconds to 3 minutes reversed will.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as ion exchange membranes Cation exchange membranes are used together with neutral semipermeable membranes in alternation Arrangement.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Koozentrationslösung a 0.01 to 1% NaCl solution is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the electrode rinsing solution a 0.5 to 5% NaCl solution is used.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that also in that of the Concentration liquid flowing through compartments gas bubbles are introduced.