NO145558B - Fremgangsmaate til avsalting av myse. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår, avsalting av myse ved ~

ioneveksling^

Ved fremstilling av ost fås der som et biprodukt en stor mengde myse. Før der ble oppstilt krav til effektiv avløpsrensing

ble denne myse sluppet ut i avløpssystemet og forurenset på denne måte vassdragene. Samtidig med de stadig strengere miljøvernlover og som følge av nye fremgangsmåter til å ta vare på de nyttige bestanddeler i mysen, har interessen for en foredling av mysen økt.

For tiden blir hoveddelen av mysen tørket til mysepulver som anvend

i dyreffirblandinger. Det normalt høye saltinnhold i mysepulver begrenser imidlertid dettes anvendelse som f6r og utgjør praktisk talt et fullstendig hinder for anvendelse av mysepulver i produkter beregnet for menneskelig forbruk. En særlig skadelig bestanddel i mysen er nitrat, som i mysepulver kan gå opp i 2000 mg pr. kg. For å øke anvendeligheten av mysepulver i næringsmiddelproduksjonen og spesielt som spebarnsmat er„det således nødvendig å avsalte mysen.

I tabell 1 er den samlede sammensetning av mysen angitt, men

tabell 2 angir ionesammensetningen.

I tabell 2 er innholdet i mekv/1 for anioner som deltar i protolytiske reaksjoner, beregnet for en pH-verdi av mysen på 6,6.

Ved salting av ost i karet øker anion- resp. kationkonsentrasjonen

i mysen med opptil 65 mekv/1 pga. det tilsatte koksalt. Det er imidlertid teknisk mulig å unngå tilsetning av salt til mysen ved - fremstilling av ost.

For å avsalte myse har man tidligere anvendt to forskjellige prosesser, nemlig elektrodialyse og ioneveksling i klassisk form,

dvs. med ionevekslerne i H+<->resp. OH -form. Teoretisk burde det endog være mulig å avsalte myse ved gelfiltrering og ultrafiltrerinc Separasjonsevnen hos disse metoder er imidlertid avhengig av at tilstrekkelig store forskjeller foreligger mellom størrelsen av molekylene i de stoffer som man vil separere fra hverandre. Da

forskjellen i molekylstørrelse mellom laktose og saltionene i myse er liten, kan disse metoder for øyeblikket ikke anvendes i teknisk skala til avsalting av myse uten at der fås store tap av laktose.

Ved elektrodialyse av myse vandrer saltionene under inn-virkning av et elektrisk felt, idet de positive ioner (kationer) vandrer mot katoden og de negative ioner (anioner) vandrer mot anoden. Ionene skilles fra hverandre ved et system av membraner som består avvekslende av en anionvekslermembran og en kationvekslermembran. Anionvekslermembranen slipper igjennom hovedsakelig bare anioner og kationvekslermembranen hovedsakelig bare kationer. Fordelene ved elektrodialyse av myse er bl.a. at mysekonsentrat (40 - 50% tørrstoff) kan avsaltes, og at fremgangsmåten er miljøvennlig. Fremgangsmåten har imidlertid flere store ulemper, hvorav de viktigste er: a) Avsaltingsvirkningen kan ikke uten store kostnader drives lenger enn til ca. 70%.

b) Kort levetid av ionevekslermembranene.

c) Hyppige driftsstanser for rengjøring av membranen.

d) Tap av laktose som følge av membranens dialyseeffekt.

e) Der oppstår en viss denaturering av myseproteinene.

f) Flerverdige ioner er vanskelige å eliminere.

g) Der fås en redusert pH-verdi (ca. 4,6) i den utgående myse.

Ved avsalting av myse ved ioneveksling i klassisk form lar

man mysen passere gjennom kationvekslere i H+<->form og anionvekslere i OH -form. Fordelene ved denne fremgangsmåte ligger dels i at utstyret

er enkelt, dvs. at der kan oppnås en fullstendig avsalting til en relativt lav pris. Men også denne fremgangsmåte, har store ulemper hvorav de viktigste er:

a) Ugunstig fra et miljøvernsynspunkt. Store mengder salter

fås i avløpsvannet, fremfor alt koksalt fra regenereringen.

3

Tilsammen slippes der ut ca. 17 kg salter pr. m myse.

b) Regenereringen krever store mengder helseskadelige kjemi-kalier, nærmere bestemt konsentrert saltsyre og natrium-hydroksyd. c) Store svingninger i pH-verdien (mellom 1,7 og 10) i mysen under ionevekslingen, noe som forårsaker denaturering

av protein og tilstopning av ionevekslerne.

d) Tap av protein ved absorpsjon til anionveksleren.

e) Mysekonsentrat kan ikke behandles.

Innenfor sukkerindustrien anvendes ionevekslere til rensing

av tynnsaft slik det fremgår av SE-PS 303 283. Ifølge dette patent-skrift behandles en teknisk sukkeroppløsning som først er befridd fra kaliumioner for ikke å gi tilstopningsproblemer i ionevekslerne,

i en sterkt sur karbonat- eller bikarbonationeveksler. Deretter b «handles en første del av den behandlede sukkeroppløsning i en sterkt basisk ammoniumioneveksler hvoretter resten, som ikke er behandlet i ammoniuitiioneveksleren, blandes med den første del for regulering av pH-verdien av sukkeroppløsningen.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å løse de

problemer som foreligger ved anvendelse av de tidligere kjente fremgangsmåter til avsalting av myse.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter således en fremgangsmåte

til avsalting av myse, hvor mysen føres gjennom en anionveksler og en kationveksler,karakterisert vedat mysen først føres gjennom en svakt basisk anionveksler i bikarbonatform og deretter gjennom en svakt sur kationveksler i ammoniumform, at ionevekslerne regenereres ved behandling med en ammonium-bikarbonat-oppløsning,

hvoretter de i mysen foreliggende ammonium- og bikarbonationer fjernes ved fordampning, at kationvekslerens kapasitet gjenopprettes høyst annenhver og fortrinnsvis hver fjerde syklus ved at kationveksleren behandles først med syre og deretter med alkali, og at anvendt regenereringsoppløsning eventuelt destilleres for utdriving av en gassblanding av ammoniakk, karbondioksyd

og vanndamp, hvoretter gassblandingen kondenseres for dannelse av en regenereringsoppløsning for resirkulasjon til ionevekslerne.

Fremgangsmåten kan utføres i en anordning som innbefatter

en ionevekslersøyle som har en innløpsende og en utløpsende, og som ved sin innløpsende er forbundet med tilførselsorganer for myse som skal avsaltes, og for en regenereringsoppløsning og med organer til bortføring av rester av syre og alkali og ved sin utløpsende har organer til bortføring av anvendt regenere-ringsoppløsning og tilførsel av syre og alkali og er forbundet med en inndampningsinnretning til inndampning av behandlet myse,

en destillasjonsinnretning til destillasjon av brukt regenere-ringsoppløsning og en beholder for regenereringsoppløsning.

Ved ionevekslerteknikken for avsalting av myse i henhold til den foreliggende oppfinnelse anvendes der således en svakt basisk ioneveksler i HCO-j -form og en svakt sur kationveksler i NH^<+->form. Mysen bringes først til å passere gjennom den svake anionveksler hvor mysens anioner veksles ut mot bikarbonationer. Deretter føres mysen videre til kationveksleren hvor kationene i mysen veksles ut med ammoniumioner. Etter utførelse av fremgangsmåten har man altså fått en myse hvor de normale mysesaltene er byttet ut med NH^HCO^• Dette salt er flyktig og kan drives ut ved oppvarming, hensiktsmessig ved den normale inndamping av mysen.

Et problem som oppstår ved ionevekslerfremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, er at kationvekslerens kapasitet synker med antall avsaltingssykluser, sannsynligvis som følge av at der mellom kationvekslerkornene dannes CaCO^-broer. Anionvekslerens kapasitet er derimot hovedsakelig konstant. Da den foreliggende fremgangsmåte bygger på at der opprettholdes en balanse mellom kationveksling og anionveksling ved mysebehandlingen for oppnåelse av en god produktkvalitet av f.eks. avsaltet mysepulver, betyr en redusert kationveksling at mulighetene for en effektiv utdriving av regenereringskjemikaliene ved inndamping reduseres resp. tørke-prosessen blir dårligere. Dette forhold medfører bl.a. at pH-verdien av en oppløsning av et avsaltet mysepulverøker som følge av over-skuddet av HCO^-ioner i oppløsningen. For å avhjelpe dette problem blir kationveksleren høyst annenhver og fortrinnsvis hver fjerde syklus behandlet først med syre og deretter med alkali, hvorved kationvekslerkapasiteten gjenopprettes og pH-verdien av en oppløsning av et avsaltet mysepulver kan holdes innenfor det ønskede område på 6,2 - 6,5.

De fordeler som hovedsakelig oppnås ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan sammenfattes som følger: a) Miljøvennlig prosess, da hovedsakelig bare mysens naturlige salter går ut i avløpet (ca. 4 - 5 kg salter pr. m myse). b) Lave kostnader for regenereringen, da ca. 87% av regenererings-saltet (NH^HCO-j) gjenvinnes i prosessen ved enkle midler. c) Små variasjoner i mysens pH-verdi under ionevekslingen, dvs. liten risiko for proteindenaturering og dermed sammenhengende tilstopping

av ionevekslersøyler.

d) Både kationveksler og anionveksler inneholdes fortrinnsvis i samme søyle, noe som reduserer anleggskostnadene. e) Prosessen kan gjøres kontinuerlig ved anvendelse av flere parallellkoblede ionevekslersøyler. f) Ionevekslersøylen holdes i en god hygienisk tilstand som følge av syre/alkali-behandlingen og ved at mysebehandlingen utføres ved

lav temperatur.

g) Høy avsaltingsvirkning oppnås (over 90%).

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til

tegningen.

Fig. 1 viser skjematisk en anordning som fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen kan utføres i.

Fig. 2 er et diagram over analyseresultater ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I anordningen på fig. 1 føres myse med et tørrstoffinnhold på 6% gjennom ledninger 1 og 2 til innløpsenden av to vekselvis benyttede ionevekslersøyler 3 og 4. Regnet i strømningsretningen for mysen er søylene fylt med først en svakt basisk anionveksler 5, 6 i bikarbonatform og deretter en svakt sur kationveksler 7, 8 i ammoniumform. Den behandlede myse føres deretter ut gjennom ionevekslersøylens utløpsende gjennom en ledning 9 resp. 10 og føres gjennom en ledning 11 til innløpssiden av en rekke inndampningsinnretninger 12, 13, 14 hvor mysen inndampes til et tørrstoffinnhold på ca. 60%, samtidig som den befris for ammoniumbikarbonatet, som føres bort i form av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp fra dampsiden av inndampningsinnretningene.

Regenereringsoppløsning i form av 5%'s ammoniumbikarbonatppp-løsning føres via en ledning 15 fra en beholder 16 til innløpsenden (eller eventuelt utløpsenden) av vekselvis ionevekslersøylen 3 og ionevekslersøylen 4 for å føre ionevekslerne tilbake i HCO-.~-form resp. NH^ -form. Den anvendte regenereringsoppløsning føres etter behandlingen av ionevekslerne gjennom ledninger 17, 18 til en oppsamlingsbeholder 19 hvor regenereringsoppløsningens konsentrasjon er ca. 3 %. Fra denne beholderen 19 føres regenereringsoppløsningen inn i en destillasjonskolonne 20 hvor ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp drives bort for ved resirkulasjon til anlegget, mens de fra mysen fjernede salter går ut gjennom et avløp 21. De fordampede gasser (ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp) som fås fra destillasjonskolonnen 20 og inndampningsinnretningen 12, kondenseres og oppsamles i form av en 6,5 %'s ammoniumbikarbonatoppløsning i en mellombeholder 22, hvorfra oppløsningen via en ledning 23 føres inn i en innretning 24 til syntese av frisk NH^HCO^• Også inndampnings-kondensat fra inndampningsinnretningene 13 og 14 føres til innretningen 24. Fra innretningen 24 føres regenereringsoppløsningen via en ledning 25 til beholderen 16 for fornyet sirkulasjon i systemet. På denne måte gjenvinnes ca. 87% av ammoniumbikarbonat-saltet.

Etter minst to og fortrinnsvis fire behandlingssykluser behandles ionevekslersøylene 3 og 4 med syre og alkali som føres inn fra to beholdere 26, 27 som inneholder henholdsvis syre og alkali.

Ved valg av egnede svakt basiske resp. svakt sure ionevekslere for avsalting ifølge oppfinnelsen av myse med en pH-verdi som kan ventes å ligge på 6,0 - 6,6, er ionevekslernes protolysegrad innenfor det aktuelle pH-område en meget vesentlig egenskap. Generelt sett funksjonerer svakt sure ionevekslere best ved høye pH-verdier og svakt basiske ionevekslere best ved lave pH-verdier. Ved den foreliggende oppfinnelse blir det i den foretrukne utførelsesform anvendt kationvekslere hvis funksjonelle ionevekslende grupper er karboksyl-syregrupper, og ionevekslere hvis funksjonelle ionevekslende grupper er tertiære aminogrupper, som er fullstendig protolyserende ved mysens pH-verdi.

Ionevekslerne fås i god hygienisk form uten noen bakteriologiske problemer, bl.a. ved at myseionevekslingen utføres ved lav temperatur (5 - 7°C). Etter ionevekslingen tilbakespyles ionevekslerne med vann med en temperatur på ca. 60°C, og regenereringen gjennomføres for-, trinnsvis med ammoniumbikarbonatoppløsning med en temperatur på ca. 30 - 4 0°C.

Eksempel 1

Myse ble tillatt å strømme i en mengde på 0,2 0 skiktvolumer pr. minutt gjennom et ioneveksleranlegg for laboratoriebruk inneholdende to søyler pakket med anionvekslermasse i HCO,~-form resp. kation-vekslermasse i NH^ -form. Følgende middeleffektivitet av ionevekslingen ble oppnådd ved behandling av 16,7 skiktvolumer myse. Med skiktvolum menes volumet av kationvekslermassen i NH4„+-form.

Eksempel 2

Ved tilsvarende betingelser som ovenfor ble der utført et antall ionevekslersykluser hvor avsaltingsvirkningen ble anslått ved fastlegging av eliminasjonsvirkningen for K resp. Cl (fig. 2). Etter sju ionevekslersykluser ble der foretatt en behandling av kationveksleren med fire skiktvolumer 4%'s saltsyre fulgt av en behandling med en ekvivalent mengde alkali. Som vist på fig. 2 kunne på denne måte kationvekslerens ionevekslervirkning gjenopprettes.

Tallrike modifikasjoner av oppfinnelsen er mulige innenfor rammen av kravene, noe som vil fremgå for en fagmann på området.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til avsalting av myse, hvor mysen føres gjennom en anionveksler og en kationveksler,karakterisertved at mysen først føres gjennom en svakt basisk anionveksler i bikarbonatform og deretter gjennom en svakt sur kationveksler i ammoniumform, at ionevekslerne regenereres ved behandling med en ammonium-bikarbonatoppløsning, hvoretter de i mysen foreliggende ammonium- og bikarbonationer fjernes ved fordampning, at kationvekslerens kapasitet gjenopprettes høyst annenhver og fortrinnsvis hver fjerde syklus ved at kationveksleren behandles først med syre og deretter med alkali, og at anvendt regenererings-oppløsning eventuelt destilleres for utdriving av en gassblanding av ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp, hvoretter gassblandingen kondenseres for dannelse av en regenereringsoppløs-ning for resirkulasjon til ionevekslerne.