NL8003631A - Werkwijze voor het concentreren van stoffen door membraanfiltratie. - Google Patents

Description

795163/vdV/ki * -1-

Korte aanduiding: Werkwijze voor het concentreren van stoffen door membraanfiltratie.

Door Aanvraagster wordt als uitvinder genoemd Drs S. Boonstra

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het concentreren van stoffen door membraanfiltratie van eerv door aan wezigheid van schuim, samendrukbaar medium.

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een 5 werkwijze voor het concentreren van vaste stoffen, in het bijzonder eiwitten, uit afvalwater dat vrijkomt bij de verwerking van aardappelen tot aardappelzetmeel.

Een dergelijke werkwijze, waarbij men het afvalwater dat vrijkomt bij de verwerking van aardappelen tot aardappelzetmeel zonder 10 enige voorbehandeling, derhalve met in het afvalwater aanwezige schuim en luchtbellen, aan een ultrafiltratie onderwerpt, heeft het nadeel, dat men bij een dergelijke ultrafiltratie niet verder kan concentreren dan tot een totaal droge stofgehalte van ongeveer 8%, uitgaande van sterk verdund afvalwater met een totaal droge stofge-15 halte van ongeveer 0,7%,

Bij het bereiken van eentotaal droge stofgehalte van ongeveer 8% treedt namelijk een sterke vermindering van de circulatiesnelheid, een sterke daling van de flux of door het membraan doorgelaten vloeistof, een sterke vermindering van het opgenomen vermogen van de cir-20 culatieporap en een belangrijke stijging van de systeemtemperatuur op.

Verondersteld wordt, dat deze nadelen een gevolg zijn van de vorming van schuim door de circulatiepomp, waarbij dan bij het bereiken van een totaal droge stof gehalte van ongeveer 8% het gevormde schuim een zodanige consistentie bezit, dat de circulatiepomp het 25 materiaal niet meer in voldoende mate kan verplaatsen en derhalve de druk van het medium op het membraan sterk verandert.

Het bovengenoemde effect is zeer nadelig, daar bij afvalwater zonder schuim met een begin droge stofgehalte van 4,4$,"waarvan 0,9% eiwit, met behulp van ultrafiltratie geconcentreerd kan worden tot 30 een totaal droge stofgehalte van 20,4%, waarvan 15,3^ eiwit.

Men heeft wel voorgesteld om siliconen ontschuimingsmiddelen toe te voegen aan aardappelvruchtwater, doch in de praktijk is het zeer moeilijk om de juiste dosering van dergelijke ontschuimings-middelen vooraf vast te stellen, waardoor de eerdergenoemde nadelen 35 niet effectief ondervangen kunnen worden. Bovendien is het duur en 80036 31 -2- - minder gewenst bij toepassing van het geconcentreerde eiwit als toevoegsel aan veevoeder.

Deze nadelen uiten zich nog sterker bij het verwerken van een waterig afvalmedium dat verkregen wordt bij verwerking van aardappe-5 len tot zetmeel onder toepassing van een homogeniseerbehandeling. In dat geval verkrijgt men namelijk het afvalwater in de vorm van een stabiel schuim dat door de aanwezigheid van het schuim tot nu toe niet gezuiverd kon worden door membraanfiltratie.

De uitvinding beoogt nu een werkwijze van het bovengenoemde 10 type te verschaffen waarbij schuimhoudend afvalwater, verkregen bij verwerking van aardappelen zonder enige voorbehandeling, direkt aan een membraanfiltratie kan worden onderworpen, zonder optreden van de eerder genoemde nadelen.

^Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat men 15 de^rutf van het. samendrukbaar medium op het membraanoppervlak in hoofdzaak constant houdt.

Bij toepassing van deze maatregel kan men gemakkelijk een schuimbevattend samendrukbaar medium direkt concentreren tot hoge stofgehalten.

20 Bij voorkeur voert men het samendrukbaar medium toe als een on onderbroken mediumstroom. Op deze wijze wordt niet alleen de druk constant gehouden, maar ook de circulatiesnelheid van het medium constant gehouden, terwijl tevens temperatuurstijging van het medium vermeden wordt.

25 Het bijzonder voordeel bestaat het samendrukbaar medium uit een schuim, verkregen bij de verwerking van aardappelen tot aardappelzetmeel.

Bij voorkeur bedragen de drukvariaties op het membraanoppervlak minder dan 10$, bij voorkeur minder dan 2%, in het bijzonder 1,5 tot 30 1%.

Het verdient de voorkeur dat het door het aanwezige schuim samendrukbaar medium toegevoerd wordt met een pomp met een regelbare volumeverplaatsing per tijdseenheid. Een dergelijke pomp kan op soepele wijze debietveranderingen door veranderingen in de hoeveelheid 35 schuimfraktie opvangen en het medium zodanig verdichten dat dit onder de gewenste werkdruk gebracht wordt,

De werkwijze volgens de uitvinding leent zich bijzonder goed voor werkwijzen, waarbij men het afvalwater dat bij de verwerking van aardappelen tot zetmeel homogeen schuimend gemaakt is, direkt 40 kan onderwerpen aan een membraanfiltratie, in het bijzonder een omge- 800 3 6 31 * v* r* -3- keerde osmose of hyperfiltratie, waarbij men werkt met drukken van ongeveer 40 atmosfeer.

Doelmatig wordt de werkwijze uitgevoerd met meertrapseentri-fugaalpompen die drukken kunnen opwekken van 35 atmosfeer en hoger. Plunjerpompen, welke de voorkeur zouden verdienen vanwege hun goede regeleigenschappen, hoog rendement en toepasbaarheid op dit soort menbraanvervuilende mediumstromen zijn niet bruikbaar, daar zij geen ononderbroken mediumstroom toevoeren.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een installatie voor het concentreren van stoffen door membraanfiltratie van een, door aanwezigheid van schuim, samendrukbaar medium, omvattende een membraanfiltratie-eenheid voorzien van een toevoer en een afvoer alsmede middelen voor het onder druk brengen van het medium tijdens de membraanfiltratie, die gekenmerkt is doordat de installatie middelen omvat voor het in hoofdzaak constant houden van de gekozen druk van het samendrukbaar medium op het membraanoppervlak.

Bij voorkeur bestaan de middelen uit een pomp die het samendrukbaar medium als een ononderbroken stroom toevoert en op de ver-, eiste werkdruk brengt in het bijzonder een één of meertrapscentri-fugaalpomp.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van de tekening, waarin schematisch een uitvoeringsvorm is weergegeven van een inrichting volgens de uitvinding, waarmede de werkwijze kan worden uitgevoerd.

In de figuur is een membraanfiltratie-eenheid 1 weergegeven voor omgekeerde osmose, waarin zich buisvormige filtratiemembranen bevinden, zoals uit celluloseacetaat. Men is overigens niet gebonden aan buisvormige membranen.

De membraanfiltratie-eenheid voor omgekeerde osmose 1 is voorzien van een toevoer 3 en een afvoer 4. De toevoer 3 staat via een meertrapscentrifugaalpomp 9 in verbinding met een algemene toevoer-leiding 2 voor het toevoeren van bij verwerking van aardappelen 800 3 6 31 t s* -4- tot aardappelzetmeel, onder toepassing van homogenisatoren, verkregen schuim, welke door een opjaagpomp 11 op een druk van 1 tot 2 atmosfeer gehouden wordt.

De door de membranen heen getreden vloeistof met eventuele laag moleculaire stoffen wordt afgevoerd via permeaatafvoer 7.

Voor concentreren van de vaste stoffen wordt door middel van recirculatiecentrifugaalpomp 8 een gedeelte van de via afvoer 4 van de membraanfiltratie-eenheid 1 verkregen vloeibare media gerecircu-leerd via leiding 5.

Geconcentreerd vloeibaar medium met hoge vaste stofgehalten wordt geleid naar de afvoer 6 van waaruit deze vloeistof via reduceerventiel 10 geleid kan worden naar een hittecoagulator voor het doen coaguleren van de aanwezige eiwitten.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld.

Aan een membraanfiltratie-eenheid met celluloseacetaatmembra-nen voert men het in de vorm van schuim verkregen afvalwater van aardappelverwerking tot aardappelzetmeel toe met een druk van 38 .ï atm., waarbij de hogedrukpomp 9 in de vorm van een meertrapscentri-fugaalpomp er voor zorgdraagt dat steeds voldoende vloeibaar medium op de gewenste werkdruk toegevoerd wordt. Bovendien geeft de recir-culatiepomp 8 een drukverhoging van ongeveer 4 atm., zodat de druk aan het begin van de membraanfiltratie-eenheid ongeveer 42 atm. bedraagt. Door het drukverval in deze eenheid is de druk aan het einde hiervan ongeveer 38 atm., waardoor de gemiddelde werkdruk ongeveer 40 atm. bedraagt.

Bij herhaaldelijk recirculeren via leiding 5 verkrijgt men een via afvoer 6 afgevoerd concentraat, dat 8,8 gew.% totaal droge stof bevat, waarvan ongeveer 1,8% eiwit uitgaande van het schuim dat 4,5% droge stof bevatte. Hoewel hogere concentrering van het eiwit en daarmede van het droge stofgehalte mogelijk is, is het tegenwoordig gebruikelijk dat de indikkingsfactor van eiwit in aardappel- 800 3 6 31 \ V* -5- vruchtwater ten hoogste 3 bedraagt.

Bij herhaling van deze proef met een plunjerpomp 9 verkrijgt men in eenzelfde periode slechts een verhoging van het droge stof-gehalte van 4,5 tot 4,7%,

Opgemerkt wordt, dat men in plaats van een enkel- of meertraps-centrifugaalpomp 9 ook een tandradpomp, warmpomp, monopomp met regelbaar debiet of een turbinepomp of dergelijie kan gebruiken.

Bij de toegepaste centrifugaalpompen 8 en/of 9 is bij een gegeven instelling yan reduceerventiel 10 een ononderbrokenbroken gehomogeniseerde stroom van het/schuim gewaarborgd. Uit de bijgaande figuur 2 ziet men dat bij werkomstandigheden van de centrifugaalpomp die overeenkomen met punt A, bij verlaging van de druk tot punt B, door bijvoorbeeld verandering van de dichtheid van het schuim, automatisch de verpompte hoeveelheid schuim toeneemt tot de waarde aangegeven met punt C. Hierna zal de druk zich weer herstellen tot de waarde aangegeven met punt A.

4 800 36 31

Claims (15)

1. Werkwijze voor het concentreren van stoffen door membraa-filtratie van door aanwezigheid van schuim samendrukbaar medium, met het kenmerk, dat men de gekozen druk van het samendrukbaar medium op het membraanoppervlak in hoofdzaak constant houdt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het samendrukbaar medium toevoert als een ononderbroken mediumstroom.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het samendrukbaar medium uit gehomogeniseerd schuim bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat het samendrukbaar medium uit een bij de verwerking van aardappelen tot zetmeel verkregen gehomogeniseerd schuim bestaat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de drukvariaties van het medium op het membraan minder dan IQ#, bij voorkeur minder dan 2%, bedragen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de drukvariaties op het membraan 0,5 tot 1# bedragen.

7. Werkwijze volgens conclusie 1 tot 6,, met het kenmerk, dat het samendrukbaar medium toegevoerd wordt met een pomp met een regelbare volumeverplaatsing per tijdseenheid.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat men de gekozen druk constant houdt door verpompen met een centrifugaalpomp.

9. Installatie voor het concentreren van stoffen door membraan- . filtratie van een, door aanwezigheid van schuim, samendrukbaar me dium, omvattende een membraanfiltratie-eenheid voorzien van een toevoer en een afvoer, alsmede middelen voor het onder druk brengen van het medium tijdens de membraanfiltratie, met het kenmerk/ dat de installatie middelen omvat voor het in hoofdzaak constant houden van de gekozen druk ven samendrukbaar medium -op het membraanoppervlak.

10. Installatie volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de middelen bestaan uit een pomp die het samendrukbaar medium als een 800 36 31 -7- ononderbroken mediumstroom toevoert.

11. Installatie volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de pomp een pomp is met een regelbare volumeverplaatsing per tijdseenheid.

12. Installatie volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de pomp een centrifugaalpomp is, bij voorkeur een meertrapscentri-fugaalpomp.

13. Installatie volgens conclusie 9-12, met het kenmerk, dat de toevoer aangesloten is op een leiding voor het toevoeren van gehomogeniseerd schuim.

14. Installatie volgens conclusie 13, met het kenmerkt dat de toevoer aangesloten is op een leiding voor het toevoeren van als gehomogeniseerd schuim bij de verwerking van aardappelen tot aardappelzetmeel verkregen afvalwater.

15. Installatie volgens conclusie 9 tot 14, met het kenmerk, dat een recirculatie-centrifugaalpomp (8) aanwezig is. 800 3 6 31