PL214736B1 - Sposób usuwania zanieczyszczeń z instalacji produkcyjnych zawierających membrany filtracyjne stosowane w przemyśle spożywczym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania zanieczyszczeń z instalacji produkcyjnych zawierających membrany filtracyjne stosowane w przemyśle spożywczym. Wynalazek dotyczy zwłaszcza takich instalacji, w których stosowane są membrany mikrofiltracyjne, ultrafiltracyjne, nanofiltracyjne oraz membrany do odwróconej osmozy.

Instalacja membranowa w trakcie pracy na skutek osadzania się zanieczyszczeń zmniejsza swą przepustowość aż do całkowitego zamknięcia porów membran. Przywrócenie wyjściowych wartości przepływu w instalacjach membranowych wymaga długotrwałego mycia, a w skrajnych przypadkach wymiany kosztownych wkładów filtrujących (membran).

Czyszczenie instalacji zawierających membrany filtracyjne przeprowadza się zwykle za pomocą specjalnie do tego celu zaprojektowanych urządzeń, zmian kierunku przepływu permeatu czy też roztworów chemicznych w podwyższonej temperaturze lub zastosowania kombinacji podanych sposobów. Najczęściej stosuje się typ czyszczenia, zwany oczyszczaniem na miejscu CIP (z ang. cleanning-in-place), który polega na cyrkulacji roztworu czyszczącego w obiegu zamkniętym, bez wyjmowania membran z instalacji. Sposób taki umożliwia kontrolę parametrów czyszczenia, takich jak stężenie substancji chemicznych w roztworze czyszczącym, temperatura roztworu, czas kontaktu roztworu z membranami itp. Dodatkową zaletą jest fakt, że procedura czyszczenia takiej instalacji może być w dużym stopniu lub całkowicie zautomatyzowana.

Znanych jest wiele sposobów czyszczenia instalacji produkcyjnych czy urządzeń wykorzystywanych w przemyśle spożywczym. Stan wiedzy na temat dostępnych środków czyszczących i ich składów jest szeroki, jednakże procedury ich aplikacji nie są łatwo dostępne. Podobnie, znane są sposoby wykorzystujące chemiczne środki czyszczące w celu odmycia membran filtracyjnych z zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych w celu zwiększenia prędkości przepływu w instalacjach membranowych. Określona została głównie skuteczność środków takich jak: związki o charakterze alkalicznym lub kwaśnym, środki utleniające, chelatory, czy surfaktanty. Znane są również sposoby wykorzystujące enzymy do usuwania zanieczyszczeń odkładających się na powierzchni membran. Ponadto ujawniona jest wiedza na temat wpływu temperatury na szybkość czyszczenia membran. Większość procesów myjących jest prowadzona w przedziale 30-50°C.

Sposób opisany w publikacji zgłoszenia międzynarodowego WO2006066319 dotyczy czyszczenia membran, przy czym rozwiązanie opiera się na hydrauliczno-ciśnieniowej metodzie mycia membran mikrofiltracyjnych i ultrafiltracyjnych. Wśród użytych i ogólnie określonych w zgłoszeniu jako „chemiczne środki czyszczące” wymienione są środki czyszczące na bazie kwasu cytrynowego oraz podchlorynu sodu. W zgłoszeniu tym opisano dodatkowo metodę kontroli odmycia membran filtracyjnych w oparciu o różnicę pH roztworu myjącego oraz różnicę rezystancji membrany.

Znany jest z polskiego opisu patentowego No 182907 sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej zawierającej membrany filtracyjne, zwłaszcza do oczyszczania wody lub w celu jej uzdatniania do picia. W rozwiązaniu podaje się etapy mycia zasadowego, kwaśnego oraz mycia z czynnikiem utleniającym w środowisku zasadowym bez wskazania na ilość i kolejność etapów myjących oraz płukania.

W publikacji zgłoszenia międzynarodowego WO9623579 podana jest metoda czyszczenia membran filtracyjnych wykorzystywanych w produkcji piwa. Metoda składa się z sekwencji kroków czyszczenia. Mycie składa się z czyszczenia enzymatycznego, w którym β-glukanazy, xylanazy i celulazy stosowane są jako enzymy czyszczące, z czyszczenia roztworem kwasu oraz z czyszczenia alkalicznym roztworem zawierającym utleniacz.

Natomiast w publikacji zgłoszenia międzynarodowego WO2008110205 opisana jest kompozycja myjąca złożona w głównej mierze z detergentów w formie gęstego mydła (pasty), o właściwościach zabezpieczających przed powstawaniem piany. Kompozycja w sposób szczególny kierowana jest do mycia membran do odwróconej osmozy oraz prania tekstyliów.

Zgodnie z opisem patentowym No US5861366 zastrzeżona jest wieloskładnikowa kompozycja do usuwania zanieczyszczeń w przemyśle przetwarzania żywności, w której skład mogą wchodzić zastosowane w różnych proporcjach detergenty, enzymy, sufraktanty, związki alkaliczne oraz inne dodatki stosowane do przygotowania środków czyszczących w formie stałej, sypkiej czy płynnej. Kompozycja nie zawiera alkalicznych wodorotlenków metali oraz źródła aktywnego chloru. Zgłoszenie nie precyzuje sposobu używania zgłoszonej kompozycji czyszczącej, wskazuje jedynie, że miejscem stosowania kompozycji jest generalnie przemysł przetwarzania żywności.

PL 214 736 B1

Metody usuwania zanieczyszczeń w instalacjach przemysłowych, zwłaszcza instalacjach zawierających membrany filtracyjne muszą być ściśle dostosowane od składu zanieczyszczenia oraz jego ilości. W większości przypadków zastosowanie pojedynczego środka myjącego, nawet jeśli jest on złożony z wielu składników, okazuje się niewystarczające do osiągnięcia zadowalającego stopnia odmycia membran filtracyjnych, co prowadzi do coraz krótszych okresów aktywnego używania membran i w efekcie do całkowitego ich zablokowania. Ważne jest również ustalenie kolejności etapów mycia instalacji, gdyż zastosowanie niewłaściwego środka, który na przykład w sposób istotny zmieni strukturę chemiczną zanieczyszczenia, może spowodować trwałe, nieodwracalne uszkodzenie membran filtracyjnych. Istnieje zatem realna potrzeba dostosowania sposobu czyszczenia instalacji zawierających membrany filtracyjne do rodzaju zanieczyszczenia.

Zgodnie z wynalazkiem sposób usuwania zanieczyszczeń z instalacji produkcyjnych zawierających membrany filtracyjne stosowane w przemyśle spożywczym przez zastosowanie mycia przepływowego, charakteryzuje się tym, że stosuje się mycie kwaśne przy użyciu środka stanowiącego roztwór co najmniej jednego kwasu i innych dodatków w takiej ilości, aby uzyskać w układzie pH 1,8-2,2 następnie stosuje się płukanie wodą, po czym stosuje się mycie enzymatyczne w środowisku zasadowym o pH 9-11, które jest ustalone przez dodatek środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady i innych dodatków, a następnie dodaje się środek enzymatyczny do końcowego stężenia 0,2-10,0% i stosuje się płukanie wodą a następnie stosuje się mycie zasadowe przy użyciu środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady i innych dodatków w takiej ilości, aby uzyskać w układzie pH 10-11,5, po czym stosuje się płukanie wodą.

Korzystnie do mycia kwaśnego stosuje się środek stanowiący roztwór co najmniej jednego kwasu, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków.

Korzystnie do mycia enzymatycznego stosuje się w pierwszym etapie środek stanowiący roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków do uzyskania w układzie pH 9-11, a następnie środek w którego skład wchodzi enzym proteolityczny i inne dodatki.

Korzystnie do mycia zasadowego stosuje się środek stanowiący roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków.

Korzystnie mycie kwaśne przeprowadza się w temp. 45-50°C w czasie 30 min. Korzystnie mycie enzymatyczne przeprowadza się w temp. 45-50°C w czasie 30-90 min.

Korzystnie mycie zasadowe przeprowadza się w temp. 45-50°C w czasie 30 min.

Korzystnie do poszczególnych etapów mycia stosuje się stężenie preparatu w zależności od stopnia zabrudzenia instalacji i znajdujących się w niej membran.

Poprzez zastosowanie sposobu według wynalazku uzyskano szereg korzyści, a mianowicie:

> skuteczne odmywanie mocnego zanieczyszczenia/złogów poprodukcyjnych z instalacji produkcyjnych, o zabrudzeniu głównie pochodzenia białkowego, ale również zawierającym tłuszcze i cukry, > efektywne i powtarzalne wyeliminowanie zanieczyszczenia poprodukcyjnego w codziennym myciu instalacji po zakończonym procesie produkcji, > niskie koszty procesu mycia dzięki zastosowaniu zoptymalizowanych warunków mycia, takich jak: kolejność aplikacji poszczególnych preparatów, ilość etapów mycia oraz wynikająca z niej liczba płukań wodą, czas działania poszczególnych preparatów, zakres wartości pH, itp., > sposób odmywania o szerokim spektrum zastosowania dla różnych gałęzi przemysłu spożywczego, takich jak przemysł jajczarski, mleczarski, serowarski, owocowy, warzywny i inne.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach przedstawiających czyszczenie instalacji produkcyjnych w przemyśle spożywczym. Stosowane stężenie preparatu enzymatycznego oraz czas trwania etapu mycia enzymatycznego zależne są od stopnia zabrudzenia instalacji i znajdujących się w niej membran.

Do mycia stosowano: wodę o wymaganej czystości; środki do mycia w środowisku kwaśnym, środki enzymatyczne, środki do mycia w środowisku zasadowym.

P r z y k ł a d 1

Sposób czyszczenia instalacji produkcyjnej w przemyśle jajczarskim, przy czym instalacja membranowa jest mocno zabrudzona. Oznacza to, że wartości przepływów uzyskane po odmyciu membran nie osiągają wartości początkowych, uzyskiwanych dla instalacji membranowych wyposażonych w nowe membrany, lub gdy czas pracy instalacji membranowej uległ znacznemu skróceniu.

PL 214 736 B1

Mycie prowadzono według następującego schematu:

- po etapie produkcji instalację płucze się wodą,

- mycie kwaśne - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednego kwasu, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 1,8-2,2. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut.

- płukanie wodą,

- mycie enzymatyczne w środowisku zasadowym - należy użyć takiej ilości środka zasadowego stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 9,5-10,5, a następnie należy dodać środek enzymatyczny do końcowego stężenia 10%. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 90 minut,

- płukanie wodą,

- mycie zasadowe - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH

10,5-11,5. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut,

- płukanie wodą.

P r z y k ł a d 2

Sposób czyszczenia instalacji produkcyjnej w przemyśle jajczarskim. Przykład ilustruje sposób czyszczenia instalacji każdorazowo po etapie produkcji.

Mycie prowadzono według następującego schematu:

- po etapie produkcji instalację płucze się wodą,

- mycie kwaśne - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednego kwasu, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 1,8-2,2.

Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut.

- płukanie wodą,

- mycie enzymatyczne w środowisku zasadowym - należy użyć takiej ilości środka zasadowego stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 9,5-10,5, a następnie należy dodać środek enzymatyczny do końcowego stężenia 0,2%. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut,

- płukanie wodą,

- mycie zasadowe - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowoczynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH

10,5 - 11,5. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut,

- płukanie wodą.

P r z y k ł a d 3

Sposób czyszczenia instalacji produkcyjnej w przemyśle mleczarskim:

Mycie prowadzono według następującego schematu:

- po etapie produkcji instalację płucze się wodą,

- mycie kwaśne - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednego kwasu, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 1,8-2,2. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut.

- płukanie wodą,

- mycie enzymatyczne w środowisku zasadowym - należy użyć takiej ilości środka zasadowego stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 9,5-10,5, a następnie należy dodać środek enzymatyczny do końcowego stężenia 0,1-0,5%. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 45 minut,

- płukanie wodą,

- mycie zasadowe - należy użyć takiej ilości środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych wraz z dodatkami, aby uzyskać w układzie pH 11. Mycie przeprowadza się w 45-50°C przez 30 minut,

- płukanie wodą.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania zanieczyszczeń z instalacji produkcyjnych zawierających membrany filtracyjne stosowane w przemyśle spożywczym przez zastosowanie mycia przepływowego, znamienny tym, że stosuje się mycie kwaśne przy użyciu środka stanowiącego roztwór co najmniej jednego kwasu i innych dodatków w takiej ilości, aby uzyskać w układzie pH 1,8-2,2 następnie stosuje się płukanie wodą, po czym stosuje się mycie enzymatyczne w środowisku zasadowym o pH 9-11, które jest ustalone przez dodatek środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady i innych dodatków, a następnie dodaje się środek enzymatyczny do końcowego stężenia 0,2-10,0% i stosuje się płukanie wodą a następnie stosuje się mycie zasadowe przy użyciu środka stanowiącego roztwór co najmniej jednej zasady i innych dodatków w takiej ilości, aby uzyskać w układzie pH 10-11,5, po czym stosuje się płukanie wodą.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mycia kwaśnego stosuje się środek stanowiący roztwór co najmniej jednego kwasu, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mycia enzymatycznego stosuje się w pierwszym etapie środek stanowiący roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków do uzyskania w układzie pH 9-11, a następnie środek w którego skład wchodzi enzym proteolityczny i inne dodatki.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mycia zasadowego stosuje się środek stanowiący roztwór co najmniej jednej zasady, sekwestrantów, związków powierzchniowo czynnych i innych dodatków.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mycie kwaśne przeprowadza się w temp.

   45-50°C w czasie 30 min.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mycie enzymatyczne przeprowadza się w temp. 45-50°C w czasie 30-90 min.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mycie zasadowe przeprowadza się w temp. 45-50°C w czasie 30 min.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do poszczególnych etapów mycia stosuje się stężenie preparatu w zależności od stopnia zabrudzenia instalacji i znajdujących się w niej membran.