NL7808199A - Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps. - Google Patents

Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps. Download PDF

Info

Publication number
NL7808199A
NL7808199A NL7808199A NL7808199A NL7808199A NL 7808199 A NL7808199 A NL 7808199A NL 7808199 A NL7808199 A NL 7808199A NL 7808199 A NL7808199 A NL 7808199A NL 7808199 A NL7808199 A NL 7808199A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
whey
concn
milk
flux
steps
Prior art date
Application number
NL7808199A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Stichting Bedrijven Van Het
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stichting Bedrijven Van Het filed Critical Stichting Bedrijven Van Het
Priority to NL7808199A priority Critical patent/NL7808199A/en
Publication of NL7808199A publication Critical patent/NL7808199A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23CDAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C9/00Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations
    • A23C9/14Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment
    • A23C9/142Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration
    • A23C9/1427Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration by dialysis, reverse osmosis or hyperfiltration, e.g. for concentrating or desalting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23CDAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C1/00Concentration, evaporation or drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B01D61/026Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145Ultrafiltration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Whey, or an ultrafiltration permeate from milk or whey, is concentrated by reversed osmosis in two steps, with the temp. in the first step is not 10 degrees C higher than in the second step. Pref., the temps. are 30 degrees C in the first step, and 10 degrees C in the second step. Concn. in the first step is partic. carried out to a concn. factor of 1.4-1.7. At 30 degrees C the flux (amt. of water removed, in litres/m2 of membrane surface/hour) at concn. factors of 2 and of 3 is much lower than the corresp. flux values at 10 degrees.

Description

Aanvrager: Stichting Bedrijven van het' Nederlands Instituut voor Zuivelonderzoek te EdeApplicant: Company Foundation of the 'Netherlands Institute for Dairy Research in Ede

Gemachtigde: geenAuthorized representative: none

Ingeroepen recht van voorrang: geenPriority invoked: none

Korte aanduiding: Werkwijze voor het concentreren van wei of van ultrafiltratie-permeaat van wei of melkShort designation: Method for concentrating whey or ultrafiltration permeate from whey or milk

Het is bekend dat voor het concentreren van bepaalde vloeistoffen omgekeerde osmose bijzondere voordelen biedt boven het gebruikelijke indampen; dit geldt in het bijzonder voor wei en voor het bij ultrafiltratie verkregen permeaat van wei of melk.It is known that reverse osmosis offers special advantages over concentrating certain liquids over conventional evaporation; this applies in particular to whey and to the permeate of whey or milk obtained by ultrafiltration.

5 Bij omgekeerde osmose is de permeaatflux ( de hoeveelheid verwijderd water in 2 liters per m membraanoppervlak per uur) een belangrijk kenmerk. De grootte van de flux bepaalt grotendeels de economie van het proces. Men onderscheidt een gemiddelde flux, die wordt berekend uit de hoeveelheid water die tijdens de 10 volledige duur van het proces is verwijderd, en een momentane flux, die wordt berekend uit de hoeveelheid water die op een bepaald moment van zeer korte duur is verwijderd. De grootte van de flux hangt af van de eigenschappen van het membraan, van de samenstelling van de betrokken vloeistof, en van de toegepaste 15 procesomstandigheden. De belangrijkste procesvariabelen zijn de temperatuur, de druk en de vloeistofsnelheid langs het membraan.5 In reverse osmosis, the permeate flux (the amount of water removed in 2 liters per m membrane surface per hour) is an important feature. The size of the flux largely determines the economy of the process. An average flux is calculated, which is calculated from the amount of water removed during the entire duration of the process, and an instantaneous flux, which is calculated from the amount of water removed at a given moment of very short duration. The magnitude of the flux depends on the properties of the membrane, on the composition of the fluid involved, and on the process conditions used. The main process variables are the temperature, pressure and fluid velocity along the membrane.

Een belangrijke eigenschap van de bij omgekeerde osmose veelal toegepaste cellulostAn important property of the cellulose used in reverse osmosis

Oacetaat-membranen is dat de doorlaatbaarheid voor water toeneemt bij toenemende temperatuur.Acetate membranes is that the permeability to water increases with increasing temperature.

I 7808199 - 2 -I 7808199 - 2 -

Aangezien deze membranen niet bestand zijn tegen gebruik bij temperaturen boven o 35 C wordt wel geadviseerd om bet proces van omgekeerde osmose uit te voeren bij ongeveer 30°C.Since these membranes are not resistant to use at temperatures above 35C, it is recommended to perform the reverse osmosis process at approximately 30C.

Bij proefnemingen ter simulering van de werking van een meertraps, continu werkend 5 installatie voor omgekeerde osmose bij 10°C en bij 30°C werden de volgende resul taten verkregen.The following results were obtained in experiments simulating the operation of a multistage, continuously operating reverse osmosis installation at 10 ° C and at 30 ° C.

Proef a werd uitgevoerd in een installatie met één circulatietrap volgens een 2 continu systeem. Het membraanoppervlak bedroeg 9,5 m (C.A.-membraan type HF 87,5 10 van Wafilin). Vier partijen wei werden bij 10°C geconcentreerd tot een concentra- tiefactor van respectievelijk 1,5 , 2 , 3 en 4. De vloeistofsnelheid langs het 2 membraan bedroeg 2,6 m/sec. en de druk bedroeg 3,7 - 4,0 MPa (37 - 40 kg/cm ).Run a was performed in a one-stage installation according to a 2 continuous system. The membrane area was 9.5 m (C.A. membrane type HF 87.5 from Wafilin). Four lots of whey were concentrated at 10 ° C to a concentration factor of 1.5, 2, 3 and 4, respectively. The liquid velocity along the 2 membrane was 2.6 m / sec. and the pressure was 3.7 - 4.0 MPa (37 - 40 kg / cm).

Na ongeveer 2 uren werd een constant fluxniveau bereikt.A constant flux level was reached after about 2 hours.

oO

15 Proef b In hetzelfde systeem als onder a) beschreven werd geconcentreerd bij 30 CTest b In the same system as described under a), it was concentrated at 30 ° C

tot een concentratiefactor van respectievelijk 1,5 , 2 en 3. De verdere omstandigheden waren gelijk aan die bij proef a).up to a concentration factor of 1.5, 2 and 3, respectively. The further conditions were the same as in test a).

Proef c werd uitgevoerd in een installatie zonder circulatie (single pass), 2 20 werkend volgens het continu systeem, met een membraanoppervlak van 15,2 m . Dit membraan was van hetzelfde type als dat in de voorgaande proeven.Run c was performed in a non-circulation (single pass) installation, operating on the continuous system, with a membrane area of 15.2 m. This membrane was of the same type as in the previous tests.

De wei werd geconcentreerd tot een concentratiefactor van 1,5. De vloeistofsnelheid was bij de ingang 2 m/sec, en bij de uitgang 1,3 m/sec. Na ongeveer 2 uren 25 werd een nagenoeg constant fluxniveau bereikt.The whey was concentrated to a concentration factor of 1.5. The liquid velocity was 2 m / sec at the inlet and 1.3 m / sec at the outlet. After about 2 hours, a nearly constant flux level was reached.

_Tabel A____Table A___

Concentratiefactor 1,5 _2_ _3_ _4_Concentration factor 1.5 _2_ _3_ _4_

30 a) temp. 10°C30 a) temp. 10 ° C

momentane flux 19 16,5 11,5 6instantaneous flux 19 16.5 11.5 6

b) temp. 30°Cb) temp. 30 ° C

momentane flux 27,5 6,5 5,5instantaneous flux 27.5 6.5 5.5

35 c) temp. 30°CC) temp. 30 ° C

momentane flux 22,5instantaneous flux 22.5

De relatief sterkere vermindering van de flux bij 30°C bij de concentratiefactoren 2 en 3 wordt toegeschreven aan het neerslaan van calciumfosfaat in het membraan, 40 welk neerslaan een verstoppen van het membraan geeft. Indien vóór het concentreren van wei calcium wordt verwijderd treedt geen sterke fluxdaling op; het vooraf verwijderen van calcium is echter een gecompliceerd proces, en is ook niet altijd gewenst.The relatively greater reduction of the flux at 30 ° C at the concentration factors 2 and 3 is attributed to the precipitation of calcium phosphate in the membrane, which precipitates a clogging of the membrane. If calcium is removed prior to concentrating whey, no sharp drop in flux occurs; however, the pre-removal of calcium is a complicated process, and is not always desirable.

780 8 1 9 9 - 3 -780 8 1 9 9 - 3 -

Volgens de uitvinding is nu gebleken dat concentreren door middel van omgekeerde osmose van wei of van ultrafiltratiepermeaat van wei of van melk met goed gevolg kan worden uitgevoerd indien in twee trappen wordt gewerkt, waarbij de temperatuur in de eerste trap tenminste 10°C hoger is dan in de tweede trap.According to the invention it has now been found that concentration by means of reverse osmosis of whey or of ultrafiltration permeate of whey or of milk can be successfully carried out when working in two stages, the temperature in the first stage being at least 10 ° C higher than in the second stage.

5 Bij voorkeur wordt het concentreren in de eerste trap uitgevoerd bij 30°C, en in de tweede trap bij 10°C. Het is daarbij gunstig als in de eerste trap het concentreren wordt uitgevoerd tot een concentratiefactor van 1,4 tot 1,7.Preferably, the concentration in the first stage is carried out at 30 ° C, and in the second stage at 10 ° C. It is advantageous if in the first stage the concentration is carried out up to a concentration factor of 1.4 to 1.7.

Bij 30°C zijn de fluxen bij concentratiefactoren van 2 en van 3 veel lager dan de 10 overeenkomstige fluxen bij 10°C. Hieruit blijkt, dat het concentreren door middel van omgekeerde osmose eerst bij 30°C en vervolgens verder concentreren bij 10°C zeer gunstig is.At 30 ° C, the fluxes at concentration factors of 2 and 3 are much lower than the 10 corresponding fluxes at 10 ° C. This shows that the concentration by means of reverse osmosis, first at 30 ° C and then further concentration at 10 ° C, is very favorable.

Voorbeeld IExample I

15 In een installatie met buisvormige membranen van celluloseacetaat (HF 87,5) en een 2 totaal membraanoppervlak van 9,5 m werden drie proeven uitgevoerd met elk 1000 liter wei. De stroomsnelheid in de buizen bedroeg 2,6 m/sec. en de druk 4 MPa.In an installation with tubular membranes of cellulose acetate (HF 87.5) and a total membrane surface area of 9.5 m, three tests were carried out, each with 1000 liters of whey. The flow velocity in the tubes was 2.6 m / sec. and the pressure 4 MPa.

De eerste proef (1) voor het concentreren van de wei werd uitgevoerd bij 11°C, de 20 tweede (2) bij 30°C en de derde gedeeltelijk bij 30°C (3a) en vervolgens bij 11°C (3b). Bij deze proeven werd de permeaatstroom continu gemeten, en de hoeveelheid geconcentreerde wei bij tussenpozen.The first whey concentration test (1) was conducted at 11 ° C, the second (2) at 30 ° C and the third partially at 30 ° C (3a) and then at 11 ° C (3b). In these tests, the permeate flow was measured continuously, and the amount of concentrated whey was intermittent.

In de volgende tabel B zijn gegevens van de drie proeven weergegeven in relatie tot 25 de concentratiefactoren 1,5 en 3.Table B shows data from the three tests in relation to the concentration factors 1.5 and 3.

_Tabel B__Table B_

Proef 1 Proef 2 Proef 3a Proef 3b temp. (°C) 11 30 30 11 30 conc^factor 1,5 tijd (uren) 2,05 1,23 1,25 gemiddelde flux 18,0 30,0 29,5 van conc.factor 1,5 tot conc.factor 3 35 tijd (uren) 2,50 4,90 2,25 gemiddelde flux 13,5 6,9 15,0 totaal proces <__j tijd (uren) 4,55 6,13 3,50 40 gemiddelde flux 15,5 11,5 20,2Trial 1 Trial 2 Trial 3a Trial 3b temp. (° C) 11 30 30 11 30 conc ^ factor 1.5 time (hours) 2.05 1.23 1.25 average flux 18.0 30.0 29.5 from conc factor 1.5 to conc factor 3 35 time (hours) 2.50 4.90 2.25 average flux 13.5 6.9 15.0 total process <__ y time (hours) 4.55 6.13 3.50 40 average flux 15.5 11 , 5 20.2

Proef 3, waarin de werkwijze in twee trappen (respectievelijk 3a en 3b) volgens de uitvinding werd uitgevoerd, gaf dus een belangrijke tijdsbesparing.Run 3, in which the two-stage process (3a and 3b, respectively, according to the invention were carried out) thus gave an important time saving.

7808199 i - 4 -7808199 i - 4 -

Voorbeeld IIExample II

In een installatie met twee in serie geschakelde circulatietrappen met een 2 membraanoppervlak van elk 7 m werd wei geconcentreerd volgens een continu systeem. Hierbij werd in de eerste trap geconcentreerd tot een concentratie-5 factor van 1,5 en in de tweede trap tot een concentratiefactor van ongeveer 2,5. In een eerste proef werd de temperatuur in beide trappen op 29°C gehouden; bij een tweede proef werd het concentraat na de eerste trap, waarin bij 29°C werd gewerkt, gekoeld en in de tweede trap verder geconcentreerd bij 17°C.In an installation with two series-connected circulation stages with a 2 membrane surface of 7 m each, whey was concentrated according to a continuous system. In the first stage, the concentration was concentrated to a concentration factor of 1.5 and in the second stage to a concentration factor of about 2.5. In a first test, the temperature was kept at 29 ° C in both stages; in a second run, the concentrate after the first stage operating at 29 ° C was cooled and further concentrated in the second stage at 17 ° C.

10 De tijd in beide processen bedroeg 5 uren. Na een stabilisatie van de flux (na ongeveer 1 uur) werden de in tabel C weergegeven fluxwaarden gemeten.The time in both processes was 5 hours. After stabilization of the flux (after about 1 hour), the flux values shown in Table C were measured.

Tabel CTable C

Proef 1 Proef 2 15 trap_l momentane flux 19 19 trap 2 momentane flux 6 15 20 Uit de gegevens in tabel C blijkt dat koelen van het concentraat tussen de beide trappen, zoals in proef 2, een duidelijke capaciteitsverbetering geeft.Test 1 Test 2 15 stage-1 instantaneous flux 19 19 stage 2 instantaneous flux 6 15 20 The data in table C shows that cooling the concentrate between the two stages, as in experiment 2, gives a clear capacity improvement.

Voorbeeld IIIExample III

Door het ultrafiltreren van 200 1 ondermelk bij 10°C tot een concentratiefactor 25 van 2 werd 100 liter ultrafiltratiepermeaat (UF-permeaat) verkregen. Dit UF-permeaat werd verdeeld in twee partijen van elk 50 liter. De eerste partij werd geconcentreerd tot een concentratiefactor van 5 bij een temperatuur van 10°C, de tweede partij tot een concentratiefactor van 3,33 bij een temperatuur 30 van 30°C. In beide gevallen werd volgens een batchsysteem gewerkt in een instal- 2 latie met DDS 990- celluloseacetaat-membranen en een membraanoppervlak van 1 m . In tabel D zijn de tijdens het proces gemeten momentane fluxen gegeven voor beide uitvoeringen.By ultrafiltrating 200 l of skimmed milk at 10 ° C to a concentration factor of 2, 100 l of ultrafiltration permeate (UF permeate) was obtained. This UF permeate was divided into two batches of 50 liters each. The first batch was concentrated to a concentration factor of 5 at a temperature of 10 ° C, the second batch to a concentration factor of 3.33 at a temperature of 30 ° C. In both cases, a batch system was used in an installation with DDS 990 cellulose acetate membranes and a membrane area of 1 m. Table D shows the instantaneous fluxes measured during the process for both versions.

' 7808199 \'7808199 \

Claims (2)

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat het concentreren in de eerste trap van de omgekeerde osmose wordt uitgevoerd bij 30°C en het concentreren in de tweede trap geschiedt bij 10°C.A method according to claim 1, characterized in that the first stage concentration of the reverse osmosis is carried out at 30 ° C and the second stage concentration is at 10 ° C. 3. Werkwijze volgens conclusie 2, met_het kenmerk, dat het concentreren in de 30 eerste trap van de omgekeerde osmose wordt uitgevoerd tot de vloeistof 1,4 tot 1,7 maal is geconcentreerd. / 78081993. A method according to claim 2, characterized in that the concentration in the first stage of the reverse osmosis is carried out until the liquid is concentrated 1.4 to 1.7 times. / 7808199
NL7808199A 1978-08-04 1978-08-04 Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps. NL7808199A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7808199A NL7808199A (en) 1978-08-04 1978-08-04 Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7808199 1978-08-04
NL7808199A NL7808199A (en) 1978-08-04 1978-08-04 Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL7808199A true NL7808199A (en) 1980-02-06

Family

ID=19831338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7808199A NL7808199A (en) 1978-08-04 1978-08-04 Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL7808199A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503864A (en) * 1992-02-18 1996-04-02 Snow Brand Milk Products, Inc. Process for preparing a fraction having a high content of α-lactalbumin from whey and nutritional compositions containing such fractions
EP2989897A1 (en) * 2014-08-30 2016-03-02 DMK Deutsches Milchkontor GmbH Process for making colourless cheese dairy milk and colourless cheese obtained thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5503864A (en) * 1992-02-18 1996-04-02 Snow Brand Milk Products, Inc. Process for preparing a fraction having a high content of α-lactalbumin from whey and nutritional compositions containing such fractions
EP2989897A1 (en) * 2014-08-30 2016-03-02 DMK Deutsches Milchkontor GmbH Process for making colourless cheese dairy milk and colourless cheese obtained thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ricci et al. Integration of nanofiltration and reverse osmosis for metal separation and sulfuric acid recovery from gold mining effluent
US4897465A (en) Enrichment and concentration of proteins by ultrafiltration
US3541005A (en) Continuous ultrafiltration of macromolecular solutions
US5130025A (en) Membrane separation and purification of compounds
EP4122585A1 (en) Methods for increasing the capacity of flow-through processes
Krstićś et al. Static turbulence promoter in cross-flow microfiltration of skim milk
US4863609A (en) Process for the fractional separation of protein mixtures by means of membranes
Peri et al. Reverse osmosis of cottage cheese whey. 1. Influence of composition of the feed
NL7808199A (en) Reversed osmosis concn. - of whey or milk or whey ultrafiltration permeate in two steps at different temps.
DeFilippi et al. Application and theory of membrane processes for biological and other macromolecular solutions
Muller et al. Effects on membrane processing of pretreatments of whey
US4200533A (en) Hyperfiltration apparatus and method of fluid treatment
Bowen Understanding flux patterns in membrane processing of protein solutions and suspensions
Castino et al. Washing frozen red blood cell concentrates using hollow fibres
Asbi et al. Optimizing process time for utrafiltration and diafiltration
CN114230076A (en) Metal surface treatment liquid recycling system and operation method thereof
EP1225968B1 (en) A method and an apparatus for continuous cross-flow diafiltration
Short Newer applications for crossflow membrane filtration
Hinkova et al. Cheese whey tangential filtration using tubular mineral membranes
Goldsmith et al. Industrial ultrafiltration
Tsapiuk et al. Separation of aqueous solutions of nonionic organic solutes by ultrafiltration
JP3165526B2 (en) Sludge concentration method
Xu et al. Dynamic formation of a self-rejecting membrane by nanofiltration of a high-formula-weight dye
JP2615272B2 (en) Method for recovering protein valuables from protein solution
Reimann et al. Ultrafiltration of agricultural waste waters with organic and inorganic membranes

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed