DK143639B - Fremgangsmaade til fjernelse af koagulable stoffer fra et vandigt medium - Google Patents

Description

143639

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fjernelse af små mængder ved opvarmning koagulable stoffer fra et vandigt medium, såsom kartoffelspildevand frembragt ved behandling af kartofler med henblik på produktion af stivelse, hvilken fremgangsmåde omfat-5 ter en opvarmning og en fraseparering af de koagulerede stoffer.

Der kendes en fremgangsmåde til fjernelse af sådanne små mængder proteiner fra kartoffelspildevand frembragt ved behandling af kartoffelknolde. Proteiner i dette spildevand, dvs. den væske, som fås ved behandling af kartoffelknoldene med henblik på frem-10 stilling af kartoffelstivelse, giver anledning til gæringssymptomer, når vandet ledes ud til overfladevand, hvorved der udvikles en ubehagelig lugt. På grund af den tiltagende forurening af åbne vandløb er det ikke længere tilladt direkte at udlede kartoffelspildevand, idet man ønsker at undgå forure-15 ning med proteiner, som kunne give anledning til dannelse af ubehageligt lugtende stoffer. Foruden ubehagelig lugt dannes der store mængder skum på vandløbene, så at disse får et uhyggeligt udseende.

En meget simpel metode at fjerne disse proteiner fra spildevan-20 det på er at underkaste sidstnævnte en varmebehandling, idet de koagulable proteiner så udfældes. Efter udfældningen kan proteinerne filtreres fra, hvorefter det vandige medium kan udledes til overfladevandet.

Ved denne varmebehandling sker der ikke altid en tilstrækkelig 25 koagulering af proteinerne, antagelig fordi proteinmængderne i spildevand er meget små. Selv om man har fået en stor del af dem fjernet, vil der være nogle proteiner tilbage, der giver anledning til gæringssymptomer.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en fremgangsmåde af 30 den ovenfor nævnte art, som afhjælper ulemperne ved den kendte metode, og som muliggør, at spildevandet efter en varmebehandling er i hovedsagen fri for proteiner eller i hvert fald indeholder færre proteiner end ved den kendte metode, så at risi- 2 143639 koen for gæring eller andre mikrobiologiske processer fjernes eller i hvert fald mindskes.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det vandige medium før opvarmningen underkastes en ultrafiltrering 5 ved et tryk på 5-15 atmosfærer for at øge proteinkoncentrationen fortrinsvis til mindst 4%. Herved vil næsten alle proteiner udfældes og ingen af dem blive udledt til overfladevandet.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særlig fordelagtig ved rensning af kartoffelspildevand frembragt ved behandling af kar-toiler med henblik på produktion af kartoffelstivelse.

Ifølge opfindelsen kan der anvendes en filtermembran eller -membraner,og ultrafiltreringen foretages ved 5-10 atm.

Ved en sådan filtrering ledes det vandige medium hen over membranen, som er vandgennemtrængelig, men holder proteiner og 15 andre højmolekylære stoffer tilbage. Der sker derved en koncentration af proteinerne og de andre stoffer i mediet. Som filtrat får man rent vand eller vand indeholdende stoffer med lav molekylvægt. Dette rene vand eller den vandige opløsning kan så anvendes på ny ved den nævnte proces til fremstilling af kartof-20 . felstivelse ud fra kartoffelknolde.

De membraner, som anvendes, kan være i og for sig kendte, f.eks. celluloseacetatmembraner, men også membraner af andre polymere er egnede.

For at opnå en næsten fuldstændig fjernelse af ved varme koagu-25 lable stoffer fra kartoffelspildevand ved en efterfølgende opvarmning er det ifølge opfindelsen tilrådeligt at øge proteinkoncentrationen i spildevandet til over 4%, fortrinsvis til mindst 6%.

Før frasepareringen af det koagulerede protein kan ifølge op-20 findelsen temperaturen af det opvarmede koncentrat formindskes 143639 3 ved at blande koncentratet med en del af filtratet fra ultrafiltreringen.

For at få en effektiv koagulering og senere fraseparering kan man ifølge opfindelsen opvarme det ved ultrafiltreringen opnå-5 ede koncentrat ved at blande koncentratet med damp. Tilblan- dingen kan foretages i en roterende blandeindretning, fortrinsvis en centrifugalpumpe. Den kan dog også foretages i et anlæg bestående af en fortrængningspumpe og en centrifugalpumpe eller en flertrins '-centrifugalpumpe. Fortrængningspumpen kan 10 således lede koncentratet frem til sugesiden af en centrifugalpumpe, hvor dampen så tilsættes, og blandingen af koncentrat og damp effektueres så af centrifugalpumpens løbehjul.

På tilsvarende måde kan varmebehandlingen af koncentreret kar-toffelspildevand foregå.For at fremme koagulering af proteinerne 15 bør temperaturen af blandingen af damp og koncentrat ligge over 80°C, fortrinsvis mellem 100 og 120°C. For at opnå en passende fraseparering af proteinerne efter koagulering bør blandingen så køles til en temperatur under 80°C, hvilket kan opnås ved f.eks. at tilblande en del af filtratet eller en væske såsom 20 vand. Det koagulerede protein kan ifølge opfindelsen frasepareres ved hjælp af et roterende filter eller en dekanteringsindretning.

Det er bedst at køle, idet koaguleringen så kan fremkaldes i meget koncentrerede proteinopløsninger, uden at der indesluttes 25 forurenende lavmolekylære stoffer. Når der køles ved fortynding med filtrat eller vand, er der ingen vanskeligheder ved fraseparering af det koagulerede protein, idet man har forhindret sedimentering. Sedimentering vil derimod helt sikkert ske, hvis det opvarmede koncentrat køles ved hjælp af en varmevek-30 sier eller ved fordampning under tryk.

Ikke blot ved kartoffelspildevand, men også andre former for spildevand, er det med henblik på koaguleringen af proteinerne tilrådeligt at anvende en temperatur på mindst 80°C, fortrinsvis mellem 100 og 120°C.

4 143639 Når der som før nævnt anvendes to pumper til blanding af koncentrat og damp, er det for at holde trykket i centrifugalpumpen passende højt, f.eks. over 3 atm., så at kavitation af det opvarmede koncentrat ved yderenden af skovlene i løbehjulet undgås.

5 En centrifugalpumpe anvendes fortrinsvis som blandeorgan, fordi den er så simpel, og fordi den kan anvendes til mange formål.

Blandeeffekten kan let forbedres ved indstilling af løbehjulets skovle.

Blandes dampen og koncentratet i en flertrins-centrifugalpumpe, 10 vil man indføre dampen i det eller de sidste pumpetrin.

Et andet egnet system til fremkaldelse af koaguleringen er en tryktank med røreværk, i hvilken tank damp og koncentrat kan indføres.

Til ultrafiltreringen kan der ifølge opfindelsen anvendes fills termembraner af syntetiske polymere, fortrinsvis ikke-aroma-tiske syntetiske polymere, hvilke membraner kan formes til rør under anvendelse af en opløsning. Polyacrylonitrilpoly-mere eller -copolymere giver et godt resultat.

De anvendte membraner bør ifølge opfindelsen tillade en fil- 3 2 20 treringshastighed på mere end 3 cm /cm /h.

Disse membraner kan modstå kraftig rengøring med desinficerende væske, såsom bakteriedræbende stoffer. Der kan f.eks. være tale om midler indeholdende chlor, så at de bakterier, som forplanter sig i membranerne, dræbes. Vil man som rense- eller 25 desinficeringsmiddel anvende hypochlorit, idet rensevæskens koncentration af chlor er 45 ppm, og skal behandlingen kunne gentages med mellemrum, må man sørge for, at det anvendte anlæg kan arbejde uden forstyrrelser i flere uger ad gangen og kan præstere en stor filtreringshastighed og stor ydeevne.

30 Et eksempel på et membranmateriale er som før nævnt polyacrylo- nitrilpolymer, men også en copolymer af acrylonitril og vinyl= 143639 5 chlorid kan anvendes.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tre eksempler samt tegningen, som skematisk viser et anlæg til udøvelse af en fremgangsmåde ifølge opfindelsen.

5 Eksempel I

Spildevand, som var fremkommet ved industriel behandling af kartofler med henblik på produktion af stivelse, og som havde en proteinkoncentration på 0,6% og et totalt tørstofindhold på 5%, blev ført gennem en membranfiltreringsenhed, som bestod af et antal ved siden af hinanden anbragte rør, der indvendigt bar et uvævet lag, hvorpå en celluloseacetatmerabran var monteret. Medens spildevandet blev ført til filteret opretholdtes der et overtryk på 10 atm., hvorved vand sivede gennem cellulose-acetatmembranen. Det vand, som sivede igennem, blev genvundet, 15 medens koncentrationen af tørstof og dermed også koncentrationen af protein i spildevandet blev øget. Efter denne behandling af spildevandet, hvor proteinkoncentrationen kom op over 4<fo, nemlig helt op på 6$, blev spildevandet underkastet en varmebehandling, hvorved proteinerne koagulerede. De koagulerede 20 proteiner fik lov at udfælde sig, eller også blev de filtreret fra. Ved varmebehandlingen opvarmedes til ca. 80°C.

Efter varmebehandlingen og frasepareringen af de koagulerede proteiner blev den resterende væske bortledt.

Selvom der i dette eksempel tilvejebragtes en forøgelse af 25 proteinkoncentrationen i spildevandet til over 4%, kan i vise tilfælde en forøgelse af proteinkoncentrationen til under 4% være tilstrækkelig. Dette gælder også andre proteiner i vandigt medium.

Eksempel II

30 Kartoffelspildevand, som var blevet befriet for fibre under an- 6 143639 vendelse af en som centrifuge udformet dekanteringsindretning, blev underkastet ultrafiltrering ved hjælp af en ultrafiltreringsenhed, som var forsynet med rørformede ultrafiltre af 2 polyacrylonitrilpolymer, idet trykket i anlægget var 9,49 kg/cm 3 2 5 og filtreringshastigheden 4 cm /cm /h. Før ultrafiltreringen blev der fjernet skum fra spildevandet. Koncentratet havde et volumen på 1/4 af spildevandets oprindelige volumen. Proteinet blev bragt til at koagulere ved en varmebehandling ved, at man ved hjælp af en fortrængningspumpe pumpede koncentratet ind 10 i sugerøret på en centrifugalpumpe,og ved at man tilførte damp ved et tryk på 6 atm.

Til den her beskrevne fremgangsmåde anvendtes et anlæg som vist på tegningen. Anlægget har et tilføringsrør 1 til til-føring af kartoffelspildevand til en ultrafiltreringsenhed 2.

15 Det i denne dannede koncentrat føres via en rørledning 5 til en fortrængningspumpe 6, hvorfra det ledes gennem et rør 7 ind i en centrifugalpumpe 8, hvor det blandes med overhedet damp ved 6 atm., hvilken damp tilføres via en rørledning fra en dampkedel 27. Et temperaturreguleringsorgan 10 og et rør 20 li sørger for styring af blandingens temperatur.

Den fra centrifugalpumpen kommende blanding køles ved en injektor 12 ved, at der tilblandes filtrat, som tidligere er blevet opsamlet i en beholder 4 ved siden af ultrafiltreringsenheden 2. Via rørne 13 og 14 ledes filtratet frem til injek-25 toren 12, idet et temperaturreguleringsorgan 16 sørger for at finjustere filtratmængden. Blandingen, som nu indeholder koaguleret protein, strømmer så gennem rørledningen 21 til en dekanteringsindretning 22, hvor proteinet frasepareres, og ledes ud gennem et rør 23, medens væske ledes gennem et rør 24.

50 Væsken fra røret 24 blandes med filtratet, som kommer gennem røret 25. Den dannede blanding ledes bort gennem rør 26.

Ved siden af ultrafiltreringsenheden 2 findes trykregulatorer 28 og 28a, som opretholder det ønskede tryk. Lige efter injek-

Claims (8)

15 Ca. hver tolvte time stoppes strømmen af kartoffelspildevand , og man tilsætter så en vandig natriumhypochloritopløsning, som er desinficerende, til filtermemebranerne, så at bakterier med videre dræbes. Hypochloritopløsningen tilvejebringer 45 ppm chlor i den desinficerende væske. 20 Eksempel III Man gik frem som i eksempel II, idet der nu anvendtes protein-holdigt vand fra fiskeindustrien. Efter den ved varme fremkaldte koagulering fik man et meget anvendeligt protein tilligemed et spildevandskoncentrat, som var mindre forurenet. 25 Nærværende patentansøgning omfatter ikke fremgangsmådens an vendelse ved tilvirkning af næringsmidler.

1. Fremgangsmåde til fjernelse af små mængder ved opvarmning koa- 143639 gulable stoffer fra et vandigt medium, såsom kartoffelspilde-vand frembragt ved behandling af kartofler med henblik på produktion af stivelse, hvilken fremgangsmåde omfatter en opvarmning og en fraseparering af de koagulerede stoffer, 5 kendetegnet ved, at det vandige medium før opvarmningen underkastes en ultrafiltrering ved et tryk på 5-15 atm. for at øge proteinkoncentrationen fortrinsvis til mindst 4%.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 10 proteinkoncentrationen øges til mindst 6%.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der anvendes en filtermembran eller -membraner, og at ultrafiltreringen foretages ved et tryk mellem 5 og 10 atm.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendete g-15 . net ved, at filtermembranerne er af syntetiske polymere, som let kan formes til rør.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der anvendes filtermembraner af ikke-aromatiske syntetiske polymere. 2Q

6. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at ultrafiltreringen med regelmæssige mellemrum afbrydes, for at der kan foretages en behandling med desinficerende væske.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, 25 at den desinficerende væske er en hypochloritopløsning.

8. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at ultrafiltreringen udføres med membraner, som tillader en filtreringshastighed på mere 3 2 3 2 end 3 cm /cm /h., fortrinsvis 4 cm /cm /h.