FI104689B - Menetelmä heran käsittelemiseksi - Google Patents

Description

104689

MENETELMÄ HERAN KÄSITTELEMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä lehmän maidon jalostuksessa juustonvalmistuksessa syntyvän heran käsittelemiseksi, jossa 5 menetelmässä separoitu hera johdetaan pastörointilaittee-seen, pastörointilaitteesta nanosuodatinlaitteistoon, josta heran permeaattiosa johdetaan toisaalle ja retentaattiosa siirretään jatkokäsittelyyn, jossa retentaattiosaa lämmitetään lämmönvaihtimella, se lingotaan linkouslaitteistolla ja 10 johdetaan varastoon.

Elintarviketeollisuuden prosesseissa tulee jätevettä, jota puhdistetaan johtamalla sitä nano- ja/tai mikrosuodattimien läpi. Maitoa juustoteollisuudessa käsiteltäessä muodostunut 15 hera on suolaista ja se johdetaan suolan poistamiseksi suodatinlaitteistoon. Suodatinlaitteesta tuleva permeaattiosa on myös jätevettä, koska sen suolapitoisuus on suuri. Tällainen jätevesi johdetaan jätevetenä esim. teollisuuslaitoksen tai kunnan puhdistamolle tai suoraan järveen tai 20 vesistöön. Veden ja jäteveden hinnat ovat korkeita ja suurista jätevesimääristä joudutaan maksamaan suuret kustannukset, vaikka jätevedet olisivat melkein puhtaita.

Epäkohtana nykyisessä menettelyssä on myös se, että perme-25 aattiosan mahdollisesti sisältämät käyttökelpoiset aineet ·· joutuvat hukkaan. Tällöin joudutaan mahdollisesti ostamaan prosessiin uutta, vastaavaa ainetta sen aineen tilalle, mikä on johdettu permeaatin mukana jätevetenä pois. Permeaat-tiosan kierrätys takaisin prosessiin ei nykyisin välttämättä 30 anna tyydyttävää tulosta, koska kierrätys saattaa rikastaa nanosuodattimelle epätoivottuja aineita.

y .. -----..... — •««

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esille menetelmä, jonka ’ avulla vähennetään jätevesiä, ja jonka avulla heran käsitte- 35 lyssä permeaattiosaa ja sen sisältämiä ainesosia saadaan hyödynnetyksi prosessissa. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esille menetelmä, joka on yksinkertaisesti ja • * .

2 104689 edullisesti toteutettavissa ja käytettävissä.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tun-nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

5

Keksinnön mukaisessa menetelmässä retentaattiosa johdetaan varastosta elektrodialyysilaitteistoon, jossa sitä käsitellään elektrodialyysillä heran suolapitoisuuden alentamiseksi, ja suolavesi johdetaan välivaraston kautta nanosuodatin-10 laitteistoon ja edelleen käänteisosmoosisuodatinlaitteeseen, josta vesi johdetaan veden välivarastoihin. Lisäksi heran permeaattiosaa käsitellään edelleen nanosuodatinlaitteiston jälkeen käänteisosmoosisuodatinlaitteessa teknisesti puhtaan veden aikaansaamiseksi, mikä vesi ohjataan välivarastoihin 15 ja edelleen paljon vettä vaativaan elektrodialyysiin, muihin kiertoihin tai suoraan vesistöön. Permeaatti on teknillisesti puhdasta ja se voidaan hyödyntää prosessissa monissa eri pisteissä johtamalla sitä takaisin prosessiin. Sekä jäteveden että prosessiin tuotavan veden määriä voidaan vä-20 hentää huomattavasti, mistä saadaan kustannussäästöä. Mikäli permeaatti halutaan kuitenkin johtaa viemäriin, se on riittävän puhdasta ja se voidaan johtaa suoraan esim. vesistöön, ainakin siinä tapauksessa että mahdolliset bakteerit on tuhottu. Monissa tapauksissa lisäsuodattimen (RO) avulla 25 puhdistettu permeaatti on prosessissa käyttökelpoista ja ·· prosessissa tarvittavien aineiden ostomääriä voidaan vähen tää. Keksintö soveltuu käytettäväksi ainakin elintarviketeollisuuden prosesseista ja varsinkin juuston valmistuksessa tulevien jätevesien puhdistamiseen.

30

Keksinnön mukaisen menetelmän sovelluksessa permeaattia ·· steriloidaan UV-valolla, jolloin siitä saadaan hävitetyksi ‘ haitallisia aineita ja bakteereita. 1 ··

Keksinnön toisessa lisäsovelluksessa permeaatti pastöroidaan lisäsuodattimen (RO) jälkeen. Pastörointi tapahtuu edullisesti noin 75-90eC lämpötilaan, jolloin haitallisia aineita 3 104689 saadaan vähennetyksi.

Eräs tärkeä lisäys prosessiin on se, että prosessista tulevaan puhdasveteen sekoitetaan edullisesti lauhdevettä.

5 Tällöin saadaan aikaan tiukatkin ympäristövaatimukset täyttävää vettä, joka voidaan laskea suoraan vesistöön tai laskea suljettuun kiertoon. Tällöin mm. sähköjohtoarvot paranevat noin 300 mikroS:stä vielä huomattavasti, kun prosessista tulevaan puhdasveteen sekoitetaan sähkönjohta-10 vuudeltaan esim. noin 10 mikroS-luokkaa olevaa lauhdevettä.

Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää kaaviomaisesti erästä laitteistoa keksinnön 15 mukaisen menetelmän soveltamiseksi, kuva 2 esittää kaaviomaisesti erästä toista laitteistoa keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi, ja kuva 3 esittää kaaviomaisesti erästä kolmatta laitteistoa keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi.

20

Kuvassa 1 on esitetty eräs esimerkki hakemuksen mukaisesta prosessista; Menetelmässä suolapitoinen, separoitu hera jäähdytetään alle 10'C, edullisesti noin 6’C lämpötilaan, ja johdetaan prosessista varastosäiliöön 1, josta se johdetaan 25 pastörointilaitteistoon 2. Pastörointi laitteessa hera pastö-. ·’ roidaan noin 70-80'C, ja edullisesti noin 75"C lämpötilaan,

minkä jälkeen se jäähdytetään noin 15-25'C ja edullisesti noin 20'c lämpötilaan. Suolainen hera johdetaan edelleen J

suodatinlaitteistoon 3, joka on nanosuodatinlaitteisto.

30 Suodatuksen jälkeen muodostuva noin 15-25*C lämpötilassa oleva permeaatti, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 0,3-' “ 0,5%, johdetaan lisäsuodatuslaitteistoon 4, jossa olevalla käänteisosmoosilaitteistolla puhdistetaan permeaatti ja ’ saadaan aikaan teknisesti puhdasta vettä. Kaaviossa esite- 35 tyllä tavalla RO-suodattimesta 4 saatu permeaatti käsitellään aluksi pastöroimalla pastörointilaitteessa 6 ja/tai steriloidaan UV-säteilyllä UV-laitteistossa 5. Tämän jälkeen ·· · « 104689 puhdistettu permeaatti voidaan johtaa vesisäiliöihin 7, 8, jossa se voidaan varastoida ja sieltä johtaa edelleen erilaisiin prosessikäyttöihin tai vastaaviin kuten esim. elekt-rodialyysilaitteelle tai mahdollisesti viemäriin. Permeaatti ' 5 on teknisesti puhdasta vettä ja sen johtokyvyn mitattu arvo on noin 150 mikroS - 300 mikroS. Menetelmässä permeaatti voidaan johtaa suodattimen 3 jälkeen myös erilliseen suolaveden varastosäiliöön, jossa sitä varastoidaan halutun ajan verran. Varastosäiliöstä permeaatti voidaan ottaa uudelleen 10 esim. suolaliuospuolen laitteiston 12 käyttöön. Prosessista tulevaan puhdasveteen sekoitetaan 23 edullisesti lauhdevettä. Lauhdevesi voidaan laskea suoraan vesistöön tai laskea suljettuun kiertoon.

15 Kuvan 2 mukaisessa sovelluksessa ja esimerkissä vastaa permeaatin käsittely pääosin edelläesitettyä. Tässä sovelluksessa käsitellään myös retentaattia. Menetelmässä lämmitetään suodatinlaitteistosta 3 tulevaa, noin 20eC lämpötilassa olevaa retentaattia lämmönvaihtimella 9 noin 35-45*C, 20 ja edullisesti noin 38°C lämpötilaan. Tällaisen retentaatin kuiva-ainepitoisuus on noin 24%. Mainittakoon, että NF-suodattimen asemasta voidaan käyttää myös haihdutinta. Seuraavaksi retentaatti lingotaan linkouslaitteistolla 10 kiteiden poistamiseksi ja johdetaan varastointisäiliöön 11.

25 Seuraavaksi retentaatti eli hera johdetaan elektro-dialyysilaitteistoon 12, jossa siitä poistetaan suolaa.

Tästä laitteistosta saatavan heran suolapitoisuus riippuu poiston suuruudesta. Hera johdetaan pois 24 ja aikaansaatu suolavesi (k.a. 1,1-1,3%) johdetaan välisäiliöön 13 ja jääh-30 dytetään noin 20eC lämpötilaan, minkä jälkeen se johdetaan nanosuodatinlaitteistoon 14. Täältä saatu permeaatti, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 0,3-0,5, johdetaan edelleen käänteisosmoosisuodattimeen 15. Sen jälkeen permeaatti siirretään kuten edellä on esitetty pastöroinnin ja/tai UV-35 säteilyttämisen jälkeen varastosäiliöihin 7, 8, johon voidaan johtaa myös lauhdevettä.

104689 ! 5

Vaihtoehtoisessa prosessissa permeaatti johdetaan suoraan nanosuodattimesta 3 RO-suodattimeen 4 ja siitä edelleen pastöroinnin ja/tai UV-säteilyttämisen jälkeen varastosäiliöihin 7, 8.

5

Keksinnön kolmannessa sovelluksessa ja esimerkissä on prosessin kulku pääasiassa vastaava kuin kuvan 2 mukaisessa esimerkissä. Tässä sovelluksessa suolavesi johdetaan välivarastosta 13 saostussäiliöön 16, jossa sitä saostetaan lisää-10 mällä natriumhydroksidia (NaOH) sekä suolaista emälientä, saatu liuos lingotaan linkouslaitteella 17, ja saatu liuos johdetaan välisäiliöön 18 ja saatu kalsiumfosfaattisakka johdetaan toiseen säiliöön 19. Välisäiliöstä 18 liuos johdetaan nanosuodatinlaitteistoon 21, mistä saatu permeaatti 15 johdetaan lisäsuodattimeen 22 ja edelleen aikaisemmin esitetyllä tavalla. Tällaisella menettelyllä saadaan kalsium ja fosfaatti talteen ja sakka-aineiden määrää pienemmäksi, jolloin nanosuodatinta 21 ei tukita ja se toimii paremmin, ja fosforin poisto tehostuu? suurin osa fosforista poistuu 20 sakan mukana linkouksessa 17.

Keksintöä ei rajata esitettyihin edullisiin sovelluksiin, vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

> · 11 1 % t 2

Claims (6)

104689 6

1. Menetelmä lehmän maidon jalostuksessa juustonvalmistuk-sessa syntyvän heran käsittelemiseksi, jossa menetelmässä 5 separoitu hera johdetaan pastörointilaitteeseen (2), pastö- rointilaitteesta nanosuodatinlaitteistoon (3), josta perme-aattiosa johdetaan toisaalle ja heran retentaattiosa siirretään jatkokäsittelyyn, jossa retentaattiosaa lämmitetään lämmönvaihtimena (9), se lingotaan linkouslaitteistolla 10 (10) ja johdetaan varastoon (11), tunnettu siitä kokonaisuudesta, että varastosta retentaattiosa johdetaan elektrodialyysilaitteistoon (12), jossa sitä käsitellään elektrodialyysillä heran suolapitoisuuden alentamiseksi, ja suolavesi johdetaan välivaraston (13) kautta nanosuodatin-15 laitteistoon (14) ja edelleen käänteisosmoosisuodatinlait- teeseen (15), josta vesi johdetaan veden välivarastoihin (8), ja että herapermeaattia käsitellään edelleen na-nosuodatinlaitteiston (3) jälkeen käänteisosmoosisuodatin-laitteessa (4) teknisesti puhtaan veden aikaansaamiseksi, 20 mikä vesi ohjataan välivarastoihin (7) ja edelleen paljon vettä vaativaan elektrodialyysiin (12), muihin kiertoihin tai suoraan vesistöön. • ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- 25. u siitä, että herapermeaattia steriloidaan UV-valolla (5) jonkin tai joidenkin käänteisosmoosisuodatuksien jälkeen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, t u n - .. n e t t u siitä, että herapermeaatti pastöroidaan (6) jon- ; .· · · 30 kin tai joidenkin käänteisosmoosisuodatuksien jälkeen. i %

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- i ! * 7 104689 t u siitä, että suolavesi johdetaan välivarastosta (13) saostussäiliöön (16), jossa sitä seostetaan lisäämällä Ψ suolaista emälientä ja natriumhydroksidia (NaOH), saatu liuos lingotaan linkouslaitteella (17) ja tästä saatu liuos 5 johdetaan välisäiliöön (18) ja saatu kalsiumfosfaattisakka [ johdetaan toiseen säiliöön (19). '

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet- = t u siitä, että välisäiliöstä (18) liuos johdetaan na- 10 nosuodatinlaitteistoon (21), mistä saatu permeaatti johde taan käänteisosmoosilisäsuodattimeen (22), ja edelleen steriloidaan UV-valolla (5) ja johdetaan vesivarastoon.

6. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen 15 menetelmä, tunnettu siitä, että prosessista tulevaan puhdasveteen sekoitetaan (23) lauhdevettä, jolloin saadaan aikaan ympäristövaatimukset täyttävää vettä, joka lasketaan suoraan vesistöön tai otetaan suljettuun kiertoon. 20 • « 1 .. , · 8 104689