RU2084162C1

RU2084162C1 - Method of purification of curd whey and/or subcheese whey from mineral impurities with ionites

Info

Publication number: RU2084162C1
Application number: RU95117446A
Authority: RU
Inventors: Л.И. Водолазов; В.В. Шаталов; Е.С. Астахов; Ю.В. Нестеров; Г.С. Родионова; М.А. Баринова; П.Г. Нестеренко; Н.А. Богданова
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: whey is treated with cationite KU-2 x 8 and/or KU--2hC and anionite AM x 8 and/or AB-17hC. Treatment is carried out under static conditions at stirring. Ionite regeneration is carried out under static conditions by the successive stirring carboammonium salts solution firstly with anionite and then - with cationite. EFFECT: improved method of purification. 5 cl, 7 tbl

Description

Изобретение относится к пищевой отрасли промышленности и может быть использовано для очистки молочной творожной и/или подсырной сыворотки от минеральных примесей ионитами. The invention relates to the food industry and can be used to clean milk curd and / or cheese whey from mineral impurities with ion exchangers.

Как известно, в России и странах СНГ производят более 100 млн. т молока в год. Около 10 млн. т используют для получения творога и сыра. Образующаяся при этом сыворотка содержит значительные количества вредных минеральных примесей (Ca, Mg, K, тяжелые металлы и др. вещества) и поэтому, как правило, сбрасывается, как и бытовые сточные воды, на единые городские очистные сооружения. Это приводит не только к потере потенциально важного пищевого продукта, но и в существенной степени усложняет и удорожает очистку сточных вод. As you know, in Russia and the CIS countries produce more than 100 million tons of milk per year. About 10 million tons are used to produce cottage cheese and cheese. The resulting whey contains significant amounts of harmful mineral impurities (Ca, Mg, K, heavy metals and other substances) and therefore, as a rule, it is discharged, like household wastewater, into a single city sewage treatment plant. This leads not only to the loss of a potentially important food product, but also significantly complicates and increases the cost of wastewater treatment.

Однако сыворотку можно очистить от вредных примесей и очищенную сыворотку использовать для приготовления разнообразных высококачественных продуктов. Именно так и поступают в США, Швеции, Финляндии, Франции и других странах. При этом получают высушенный белково-лактозный концентрат, являющийся ценным пищевым продуктом, или сгущенную до 25 45% деминерализованную сыворотку. However, whey can be cleaned of harmful impurities and purified whey can be used to prepare a variety of high-quality products. This is exactly what they do in the USA, Sweden, Finland, France and other countries. This gives a dried protein-lactose concentrate, which is a valuable food product, or condensed to 25 45% demineralized whey.

При степени деминерализации сыворотки до 50% получаемый сгущенный или высушенный белково-лактозный концентрат можно использовать в качестве добавок при изготовлении кондитерских изделий, мороженого, молочно-кислых продуктов. При приготовлении творога в него возможна добавка 20 30% по массе сгущенной деминерализованной сыворотки и это увеличивает выход творога и одновременно снижает содержание в нем вредных минеральных примесей, а также улучшает его питательные и органолептические свойства за счет введения альбуминовых белков и лактозы. With a serum demineralization degree of up to 50%, the resulting condensed or dried protein-lactose concentrate can be used as additives in the manufacture of confectionery, ice cream, and lactic acid products. When preparing cottage cheese, it is possible to add 20-30% by weight of condensed demineralized whey and this increases the yield of cottage cheese and at the same time reduces the content of harmful mineral impurities in it, as well as improves its nutritional and organoleptic properties due to the introduction of albumin proteins and lactose.

Известен способ очистки сыворотки от вредных примесей электродиализом. Однако этот метод имеет ряд существенных недостатков. Так, установлено, что идет покрытие осадками мембран электродиализаторов, а отмывка их современными моющими средствами малоэффективна. При повышении степени деминерализации сыворотки свыше 50% отмечено резкое возрастание затрат электроэнергии, что делает процесс электродиализа нерентабельным [Ahlgren R.M. Proced. Whey products conference. Antlantik City/New Jersey, 1976, N14/15, v. 10, s. 32; - Boer R. Wit J.N. Hiddink J.J. of the Society of Dairy Technology, 1977, v. 30, N2, 3.112 120]
Степень деминерализации сыворотки, достигнутая в промышленных условиях при использовании способа электродиализа, является сравнительно невысокой и составляет всего лишь 50% Такая степень деминерализации сыворотки является недостаточной для приготовления продуктов диетического и детского питания, для которых степень деминерализации должна составлять 50 80 и 80 90%
В качестве прототипа предлагаемого нами изобретения может служить способ очистки сыворотки путем последовательной фильтрации ее через неподвижные слои катионита и анионита с регенерацией последних растворами карбонат-бикарбонат аммония. Это способ фирмы "Альфа-Лаваль" [Horeldsworth L.H. J. Soc. Dairy Technol. 1988, v. 33, p. 45 51; А/О Валио, Инжениринг, Приложение 3 от 08.12.1987 г. Valimotie 13, 00380 Helsinki, Финляндия]
По этому способу деминерализации молочной сыворотки используют периодические процессы ионного обмена в колоннах с неподвижным слоем ионита. Одна из колонн (или ветка из нескольких колонн) имеет неподвижный слой катионита, а другая анионита, через которые последовательно фильтруют сыворотку.A known method of purification of serum from harmful impurities by electrodialysis. However, this method has a number of significant drawbacks. So, it has been established that the electrodialyzers membranes are coated with sediments, and their washing with modern detergents is ineffective. With an increase in the degree of demineralization of serum over 50%, a sharp increase in energy costs was noted, which makes the electrodialysis process unprofitable [Ahlgren RM Proced. Whey products conference. Antlantik City / New Jersey, 1976, N14 / 15, v. 10, s. 32; - Boer R. Wit JN Hiddink JJ of the Society of Dairy Technology, 1977, v. 30, N2, 3.112 120]
The degree of serum demineralization achieved under industrial conditions using the electrodialysis method is relatively low and amounts to only 50%. This degree of serum demineralization is insufficient for the preparation of dietetic foods and baby food, for which the degree of demineralization should be 50 80 and 80 90%
As a prototype of our invention, we can use a method for purifying whey by sequentially filtering it through fixed layers of cation exchange resin and anion exchange resin with regeneration of the latter with ammonium carbonate-bicarbonate solutions. This is a method of Alfa Laval [Horeldsworth LHJ Soc. Dairy Technol. 1988, v. 33, p. 45 51; Valio Joint-Stock Company, Engineering, Appendix 3 dated 12/08/1987 Valimotie 13, 00380 Helsinki, Finland]
This method of demineralization of whey uses periodic processes of ion exchange in columns with a fixed layer of ion exchanger. One of the columns (or a branch of several columns) has a fixed layer of cation exchanger, and the other anion exchanger, through which serum is successively filtered.

Деминерализацию проводят в циклах H⁺-OH^- или NH $\binom{+}{4}$ -CO $\binom{-2}{3}$ ионирования, из которых последний считают более экологически чистым.Demineralization is carried out in cycles of H ⁺ -OH ^- or NH $\binom{+}{4}$ -CO $\binom{-2}{3}$ ionization, of which the latter is considered more environmentally friendly.

При этом для удаления из сыворотки Ca⁺², Mg⁺², K⁺¹, катионов тяжелых металлов и других примесей в катионной форме применяют катиониты в NH $\binom{+1}{4}$ или H⁺¹- форме, а для удаления анионных примесей применяют аниониты в CO $\binom{-2}{3}$ , смешанной CO $\binom{-2}{3}$ -HCO $\binom{-1}{3}$ или OH^-1- формах.Moreover, to remove from serum Ca ⁺² , Mg ⁺² , K ^{+ 1} , heavy metal cations and other impurities in cationic form, cation exchangers in NH $\binom{+1}{4}$ or H ⁺¹ - form, and anionites in CO are used to remove anionic impurities $\binom{-2}{3}$ mixed CO $\binom{-2}{3}$ -HCO $\binom{-one}{3}$ or OH ^-1 forms.

После насыщения катионита и анионита веществами-примесями проводят регенерацию ионитов, т.е. удаляют из них сорбированные вредные примеси путем последовательной обработки анионита 10 15%-ным раствором углеаммонийной соли (карбоната или смеси карбоната с бикарбонатом аммония), а затем, после отделения анионита от раствора, последним обрабатывают катионит. В результате такой регенерации анионит вновь переходит в CO $\binom{-2}{3}$ или в CO $\binom{-2}{3}$ -HCO $\binom{-1}{3}$ -форму, а катионит в NH $\binom{-1}{4}$ -форму и они становятся пригодными к новому циклу деминерализации новых порций сыворотки.After saturation of the cation exchanger and the anion exchanger with impurity substances, ion exchangers are regenerated, i.e. remove adsorbed harmful impurities from them by sequentially treating the anion exchange resin with a 10% solution of carbon ammonium salt (carbonate or a mixture of carbonate and ammonium bicarbonate), and then, after separation of the anion exchange resin from the solution, cation exchange resin is treated with the latter. As a result of this regeneration, the anion exchange resin is again converted to CO $\binom{-2}{3}$ or in CO $\binom{-2}{3}$ -HCO $\binom{-one}{3}$ -form, and cation exchange resin in NH $\binom{-one}{4}$ -form and they become suitable for a new cycle of demineralization of new portions of serum.

Такая регенерация ионитов с помощью растворов карбоната и/или бикарбоната аммония (углеаммонийных солей) является наиболее совершенным экологическим процессом, так как позволяет регенерировать известным способом карбонат-бикарбонат аммония и получить твердую фазу при десорбции веществ - примесей в виде мела (CaCO₃) пищевого качества. Описанный способ лежит в основе технологии и установки для очистки сыворотки, разработанной и применяемой на фирме "Альфа-Лаваль" (Швеция).Such regeneration of ion exchangers using solutions of ammonium carbonate and / or ammonium bicarbonate (carbon ammonium salts) is the most perfect environmental process, since it allows the known method to regenerate ammonium carbonate-bicarbonate and to obtain a solid phase during desorption of substances - impurities in the form of chalk (CaCO ₃ ) food grade . The described method is the basis of the technology and installation for the purification of whey, developed and used at the company Alfa Laval (Sweden).

Способу-прототипу присущ ряд недостатков:
способ основан на применении ионитов с механической прочностью менее 70% с невысокой осмотической стабильностью, что приводит к малым срокам службы единовременной загрузки ионитов, к повышению удельных расходов ионитов и, соответственно, к повышению издержек производства;
размер гранул ионитов, как правило, менее 1 мм и с большим содержанием фракции гранул менее 0,3 мм, что обуславливает повышение гидравлического сопротивления слоя ионита при фильтровании сыворотки и, соответственно, повышает энергозатраты, снижает линейную скорость фильтрации до 1 м/ч, уменьшает производительность установки и нередко приводит к уносу из колонн мелких гранул ионитов;
требуется изготовление специальных дорогостоящих колонных аппаратов для проведения процесса ионообменной очистки, т.е. необходимо приобретение оборудования, традиционно не используемого на молокозаводах, а также сравнительно большая высота ионообменных колонн, что усложняет их расположение и монтаж в существующих зданиях.The prototype method has a number of disadvantages:
the method is based on the use of ion exchangers with a mechanical strength of less than 70% with low osmotic stability, which leads to short lifetimes of a single charge of ion exchangers, to an increase in the specific consumption of ion exchangers and, consequently, to increase production costs;
the size of the granules of ion exchangers, as a rule, is less than 1 mm and with a high content of the fraction of granules less than 0.3 mm, which leads to an increase in the hydraulic resistance of the ion exchange layer when filtering serum and, accordingly, increases energy consumption, reduces the linear filtration speed to 1 m / h, reduces the performance of the installation and often leads to the entrainment of small granites of ion exchangers from the columns;
requires the manufacture of special expensive column apparatus for the ion exchange purification process, i.e. it is necessary to purchase equipment that is not traditionally used at dairies, as well as a relatively high height of ion-exchange columns, which complicates their location and installation in existing buildings.

Для исключения указанных недостатков способа-прототипа нами предложен способ очистки молочной творожной и/или подсырной сыворотки от минеральных примесей ионитами, заключающийся в следующем. To eliminate these disadvantages of the prototype method, we proposed a method for cleaning milk curd and / or cheese whey from mineral impurities with ion exchangers, which consists in the following.

В качестве катионита используют катионит КУ-2 х 8 и/или КУ-2чС, а в качестве анионита -сильноосновной анионит АМ х 8 и/или АВ-17чС отечественного производства с повышенной крупностью гранул +0,63 1,6 мм и увеличенной механической прочностью до 95 98%
Очистку сыворотки от вредных минеральных примесей в отличие от прототипа проводят путем ее обработки ионитами в статических условиях при перемешивании ионитов с сывороткой в течение 10 20 мин. При этом используют эксплуатируемое в настоящее время на молокозаводах оборудование.KU-2 x 8 and / or KU-2hC cation exchanger are used as cation exchanger, and domestic production of anion exchanger AM x 8 and / or AV-17chC is a strongly basic anion exchanger with an increased particle size of +0.63 1.6 mm and increased mechanical strength up to 95 98%
The purification of serum from harmful mineral impurities, unlike the prototype, is carried out by treating it with ion exchangers under static conditions while stirring the ion exchangers with serum for 10 20 minutes. At the same time, the equipment currently in operation at the dairies is used.

Для повышения эффективности процесса очистки сыворотки обработку ее в статических условиях осуществляют в две ступени как катионитом, так и анионитом, а также при дробной подаче ионитов в сыворотку из расчета 3 5 порций при суммарном объемном отношении ионит сыворотка, равном 1 5 1 15, причем после добавки каждой порции ионита полученную суспензию перемешиают в течение 10 15 мин. To increase the efficiency of the whey cleaning process, it is processed in static conditions in two stages, both with cation exchanger and anion exchanger, as well as with fractional supply of ion exchanger to serum at the rate of 3 5 portions with a total volume ratio of serum ion exchanger equal to 1 5 1 15, and after additives of each portion of ion exchanger the resulting suspension is mixed for 10 15 minutes

Для экспериментов, иллюстрирующих достигаемые показатели по прототипу и предлагаемому нами способу очистки (деминерализации) молочной творожной сыворотки, нами была использована сыворотка Озерского молокозавода (Московская обл. ) и сыворотка молокозавода г. Ставрополя, характеристика которых приведена в табл. 1. For experiments illustrating the achieved indicators of the prototype and our proposed method of purification (demineralization) of milk curd whey, we used the serum of the Ozersky dairy (Moscow region) and the whey of the Stavropol dairy, the characteristics of which are given in table. one.

При этом были использованы стандартные методики и соответствующие измерительные средства для определения в исходной сыворотке и продуктах ее ионитовой очистки (деминерализации) следующих показателей: водородный показатель pH, кислотность в градусах Тернера (^oТ), содержание кальция, магния, иона аммония, натрия, калия, а также содержание (мас.) минеральных веществ (мин. в. ) и сухих веществ (сух.в.). Результаты экспериментов приведены в соответствующих примерах.In this case, standard methods and appropriate measuring instruments were used to determine the following parameters in the initial serum and its ionite purification (demineralization) products: pH, acidity in degrees Turner ( ^o T), calcium, magnesium, ammonium ion, sodium, potassium , as well as the content (wt.) of mineral substances (min. in.) and dry matter (dry. in.). The experimental results are shown in the corresponding examples.

Пример 1. Example 1

Опыты по удалению минеральных примесей ионитами КУ-2 и АМ проводили следующим образом. Вначале приготовили раствор 10%-ного двууглекислого аммония и залили порцию анионита АМ в соотношении 1 1 и перемешали раствор элюента с анионитом в течение 15 мин, затем раствор из бака с анионитом АМ декантировали в бак с катионитом КУ-2, в котором суспензию перемешивали также 15 мин. Отработанный раствор отделили и направили на термическую регенерацию в обычных условиях. The experiments on the removal of mineral impurities by the KU-2 and AM ion exchangers were carried out as follows. First, a solution of 10% ammonium bicarbonate was prepared and a portion of AM anion exchanger was poured in a ratio of 1 to 1 and the eluent solution was mixed with anion exchanger for 15 min, then the solution from the AM anion exchanger tank was decanted into a KU-2 cation exchanger tank, in which the suspension was also mixed 15 minutes. The spent solution was separated and sent for thermal regeneration under ordinary conditions.

После этого последовательную обработку указанных порций ионитов повторили, иониты 3 раза промыли питьевой водой и в воде нагрели до 60 - 90^oC для пастеризации ионитов. После этого провели очистку сыворотки отрегенерированными и пастеризованными ионитами.After this, the sequential processing of these portions of ion exchangers was repeated, the ion exchangers were washed 3 times with drinking water and heated to 60 - 90 ^° C in water for pasteurization of the ion exchangers. After that, the whey was purified with regenerated and pasteurized ion exchangers.

Сорбционную обработку молочной творожной сыворотки проводили в следующем порядке: вначале сыворотку смешивали 15 мин с порцией катионита КУ-2 и обработанную сыворотку декантировали в бак с анионитом АМ и перемешивали 15 мин. Соотношения объемов сыворотки (V_сыв.) и подготовленных ионитов (V_сорб.) изменяли в пределах от 1 6 до 1 10 в зависимости от получения заданной кислотности в градусах Тернера (^oТ) и pH.Sorption processing of milk curd whey was carried out in the following order: first, the whey was mixed for 15 min with a portion of KU-2 cation exchanger and the treated serum was decanted into a tank with AM anion exchanger and mixed for 15 min. The ratios of the volumes of serum (V _sr. ) And prepared ion exchangers (V _sorb. ) _Were varied in the range from 1 6 to 1 10 depending on obtaining the desired acidity in degrees Turner ( ^o T) and pH.

Очищенную от минеральных примесей сыворотку подвергали сгущению (и если нужно сушке) и направляли на приготовление молочных продуктов. Serum purified from mineral impurities was subjected to thickening (and if necessary drying) and sent to the preparation of dairy products.

Приведенные в табл. 2 данные показывают возможность снижения содержания минеральных веществ в сыворотке после однократной последовательной обработки катионитом КУ-2 и анионитом АМ от 0,73 до 1,2 1,6 г/л при нормализации показателей pH в деминерализованной и сгущенной сыворотке до величины 6,5 - 7,0 и снижении кислотности от 65 70 до 25 30^oТ. Степень одностадийной деминерализации сыворотки по сгущенному до 30% продукту равна 73 81% Органолептические испытания показали возможность использования сгущенной деминерализованной сыворотки при выработке йогурта, творога и сгущенного обезжиренного молока продуктов взрослого питания.Given in the table. 2 data show the possibility of reducing the content of mineral substances in serum after a single sequential treatment with KU-2 cation exchanger and AM anion exchanger from 0.73 to 1.2 1.6 g / l with normalization of pH in demineralized and condensed serum to 6.5 - 7.0 and reducing the acidity of from 65 70 to 25 30 ^o T. degree single-stage demineralizing whey condensed to 30% of the product is 73% 81 Organoleptic tests have shown the use of thickened whey with demineralized formulation yoghurt, cottage cheese and thickened th skim milk of the adult food.

Пример 2. Example 2

Опыты проводили в условиях, одинаковых с условиями примера 1, но осуществляли обработку сыворотки катионитом КУ-2чС и анионитом АВ-17чС (аналог анионита АМ), причем делали обработку сыворотки в 2 стадии продолжительностью не менее 15 мин. Каждую порцию ионитов после второй стадии обработки использовали при деминерализации новых порций сыворотки на первой стадии. Регенерацию этих порций ионитов раствором двууглекислого аммония не проводили и в случае длительного перерыва при переработке сыворотки катионит и анионит промывали горячей водой для их пастеризации при температуре 60 90^oC.The experiments were carried out under conditions identical to those of Example 1, but the serum was treated with KU-2chC cation exchanger and AB-17chC anion exchanger (analogue of AM anion exchanger), and serum was treated in 2 stages with a duration of at least 15 minutes. Each portion of ion exchangers after the second stage of processing was used to demineralize new portions of serum in the first stage. The regeneration of these portions of ion exchangers with a solution of ammonium bicarbonate was not carried out and in the case of a long break in the processing of whey, cation exchange resin and anion exchange resin were washed with hot water for pasteurization at a temperature of 60 90 ^o C.

Результаты опытов (табл. 3) показывают, что остаточное содержание минеральных примесей в сыворотке, деминерализованной в 2 стадии, составляет 0,06 0,08 г/л при степени деминерализации исходной сыворотки 92 93% По своим органолептическим и пищевым свойствам сгущенная деминерализованная сыворотка может быть использована для приготовления мороженого, диетических молочных и других продуктов. The results of the experiments (Table 3) show that the residual content of mineral impurities in the serum demineralized in stage 2 is 0.06 0.08 g / l with the degree of demineralization of the initial serum 92 93% Condensed demineralized serum can be organoleptic and nutritional in properties. be used to make ice cream, diet dairy and other products.

Пример 3. Example 3

Опыт проводили в условиях примеров 1, 2. При этом на второй стадии обработке ионитами КУ-2 и АМ подвергали творожную сыворотку деминерализованную в одну стадию до степени деминерализации 90% Таким образом была проверена возможность дополнительной деминерализации творожной сыворотки, деминерализованной за одну стадию до достижения кондиций, установленных для продуктов взрослого питания. The experiment was carried out under the conditions of examples 1, 2. In this case, at the second stage, KU-2 and AM ion exchangers were subjected to curd whey demineralized in one stage to a degree of demineralization of 90%. Thus, the possibility of additional demineralization of curd whey demineralized in one stage to condition established for adult foods.

Повторную деминерализацию проводили на катионите КУ-2 и анионите АМ. Repeated demineralization was carried out on KU-2 cation exchanger and AM anion exchanger.

Приведенные в табл. 4 данные показывают возможность повышения полноты очистки деминерализованной однократно сыворотки от кондиций взрослого питания до требований получения детского продукта с конечной степенью деминерализации свыше 95%
Пример 4.Given in the table. 4 data show the possibility of increasing the completeness of purification of demineralized once serum from the conditions of adult nutrition to the requirements for obtaining a baby product with a final degree of demineralization of more than 95%
Example 4

Опыт проводили в условиях примера 1, но порции катионита и анионита вводили в сыворотку дробно (частями) с интервалом времени 10 мин. При этом вначале в бак заливали заданное количество сыворотки, например 50 л сыворотки, и отмеряли 5 л подготовленного катионита КУ-1чС (в аммонийной форме). Затем приготовленную порцию катионита делили на 3 порции и вводили в сыворотку последовательно. Вначале добавляли первую порцию объемом 1,65 л и перемешивали с сывороткой 10 мин, после истечения этого времени в этот же бак добавляли вторую порцию катионита объемом 1,65 л и снова перемешивали в течение 10 мин, после этого в сыворотку вводили последнюю 3-ю порцию и снова перемешивали 10 мин. Катионированную сыворотку отделяли от отработавшего катионита и в нее таким же образом тремя порциями вводили подготовленный анионит АМ (АВ-8чС). В конечном итоге получали деминерализованную сыворотку за одну стадию обработки с более глубокой степенью деминерализации (90 95%). Установлено, что одностадийная обработка сыворотки с дробным введением ионитов в количестве 3 порций позволяет получить кондиции по минеральным примесям на уровне, допустимом для продуктов диетического питания (степень деминерализации 92%). The experiment was carried out under the conditions of example 1, but portions of cation exchange resin and anion exchange resin were introduced into the serum fractionally (in parts) with a time interval of 10 minutes At the same time, a predetermined amount of serum was poured into the tank, for example, 50 l of serum, and 5 l of prepared KU-1chS cation exchanger (in ammonium form) was measured. Then, the prepared portion of cation exchanger was divided into 3 portions and introduced into the serum sequentially. First, a first portion of 1.65 L was added and mixed with serum for 10 minutes, after this time, a second portion of cation exchange resin of 1.65 L was added to the same tank and mixed again for 10 minutes, after which the last 3 batch and again stirred for 10 minutes The cationized serum was separated from the spent cation exchanger and prepared AM anion exchanger (AB-8hC) was introduced into it in the same manner in three portions. Ultimately, demineralized serum was obtained in one treatment step with a deeper degree of demineralization (90–95%). It has been established that a one-stage treatment of serum with fractional introduction of ion exchangers in an amount of 3 portions allows to obtain standards for mineral impurities at a level acceptable for dietary foods (the degree of demineralization is 92%).

Пример 5. Example 5

Опыты проводили в условиях примера 4, но при более мелкой дозировке подготовленного ионита (сорбента) в сыворотку. Необходимое количество ионита делили на 5 порций и их вводили в сыворотку последовательно после перемешивания с каждой порцией 10 мин. Общее время катионирования на одной стадии 50 мин и анионирования на одной стадии 50 мин. The experiments were carried out under the conditions of example 4, but at a smaller dosage of the prepared ion exchanger (sorbent) in serum. The required amount of ion exchanger was divided into 5 portions and they were introduced into the serum sequentially after stirring with each portion for 10 minutes. The total time of cationization at one stage is 50 minutes and anionization at one stage is 50 minutes.

Из данных табл. 6 видно, что при более мелкой пятипорционной дозировке вводимых ионитов при одностадийной деминерализации сыворотки в условиях перемешивания степень деминерализации составляет 97% что необходимо для продуктов детского питания. From the data table. Figure 6 shows that, at a smaller five-dose dosage of introduced ion exchangers with one-step serum demineralization under stirring conditions, the degree of demineralization is 97%, which is necessary for baby food.

В отдельных (независимых) опытах нами установлено, что более дробная (более чем 5 порций) подача ионитов для перемешивания с сывороткой практически не приводит к дополнительному увеличению степени деминерализации сыворотки. In separate (independent) experiments, we found that a more fractional (more than 5 servings) supply of ion exchangers for mixing with serum practically does not lead to an additional increase in the degree of serum demineralization.

Установлено также, что продолжительность перемешивания как катионитов, так и анионитов с сывороткой должна составлять 10 20 мин, так как при времени перемешивания менее 10 мин степень деминерализации уменьшается, а при времени перемешивания более 20 мин она практически не увеличивается. It was also established that the duration of mixing of both cation exchangers and anion exchangers with serum should be 10 20 minutes, since with a mixing time of less than 10 minutes the degree of demineralization decreases, and with a mixing time of more than 20 minutes it practically does not increase.

Сравнительные данные эффективности очистки (деминерализации) сыворотки известными способами и по предлагаемому нами способу приведены в табл. 7. Comparative data on the efficiency of cleaning (demineralization) of serum by known methods and by our proposed method are given in table. 7.

Предлагаемый нами способ очистки (деминерализации) сыворотки позволяет:
улучшить экологическую обстановку в регионе действия молочных заводов за счет исключения сброса сыворотки в сточные воды;
вовлечь в переработку для получения высококачественных продуктов взрослого и детского питания молочную творожную и подсырную сыворотку, выбрасываемую в настоящее время из-за высокого содержания в ней вредных минеральных примесей;
улучшить качество изготовляемых молочных продуктов;
уменьшить единовременную загрузку дорогостоящих (около 50 млн руб/т) ионитов в процессе в 2,5 3,0 раза по сравнению со способом-прототипом;
значительно сократить дополнительные затраты на очистку городских сточных вод до уровня ПДК за счет исключения сброса в них сыворотки.Our proposed method of purification (demineralization) of serum allows you to:
to improve the ecological situation in the region where dairy plants operate by eliminating the discharge of whey into wastewater;
to involve in the processing to obtain high-quality adult and baby food dairy curd and cheese whey, which is currently discarded due to the high content of harmful mineral impurities in it;
improve the quality of dairy products;
to reduce the one-time loading of expensive (about 50 million rubles / t) ion exchangers in the process by 2.5 3.0 times in comparison with the prototype method;
significantly reduce the additional costs of treating urban wastewater to the MPC level by eliminating the discharge of serum into them.

Предлагаемый нами способ, сравнительно со способом-прототипом, имеет ряд существенных преимуществ. Так, для осуществления очистки (деминерализации) сыворотки в статических условиях при заданном времени перемешивания ее с порциями ионитов предложено использовать недефицитные катиониты и аниониты отечественного производства, имеющие высокую осмотическую и механическую прочность (не менее 98%). Это обеспечивает увеличение срока одной и той же единовременной загрузки ионитов в 5 10 раз по сравнению с ионообменными установками фирм Alfa-Laval в Швеции и Valio в Финляндии. Our proposed method, in comparison with the prototype method, has a number of significant advantages. So, to carry out purification (demineralization) of serum under static conditions at a given time of mixing it with portions of ion exchangers, it was proposed to use non-deficient cation exchangers and anion exchangers of domestic production having high osmotic and mechanical strength (at least 98%). This provides an increase in the duration of the same one-time loading of ion exchangers by 5 to 10 times compared with the ion-exchange plants of Alfa-Laval in Sweden and Valio in Finland.

Кроме того, для осуществления предлагаемого способа используют иониты с крупностью гранул +0,63 1,6 мм, которые намного крупнее известных стандартных ионитов (включая и используемых по способу-прототипу). Это дает возможность легко отделять их от сыворотки без потерь на ситах с ячейкой 0,3 - 0,4 мм, уменьшить гидравлическое сопротивление и повысить удельную производительность в 5 8 раз. In addition, for the implementation of the proposed method using ion exchangers with a particle size of granules +0.63 1.6 mm, which are much larger than the known standard ion exchangers (including those used by the prototype method). This makes it possible to easily separate them from serum without loss on sieves with a mesh of 0.3 - 0.4 mm, reduce hydraulic resistance and increase specific productivity by 5–8 times.

Предлагаемый способ осуществляют в статических условиях, для которых пригодно достаточно простое и широко применяемое на молочных заводах баковое оборудование с перемешивающими устройствами, что исключает необходимость конструирования и изготовления дорогостоящих ионообменных колонн. Это дает возможность максимально использовать стандартное баковое оборудование отечественных молокозаводов (заквасочных, сливкоотделительных, твороговырабатывающих отделений), существенно уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты, обеспечив высокую рентабельность и конкурентоспособность производства. The proposed method is carried out in static conditions, for which a fairly simple and widely used tank equipment with mixing devices is suitable at dairy plants, which eliminates the need to design and manufacture expensive ion-exchange columns. This makes it possible to maximize the use of standard tank equipment of domestic dairies (starter, cream separating, cheese-making departments), significantly reduce capital and operating costs, ensuring high profitability and competitiveness of production.

Ориентировочные оценки показывают, что окупаемость капитальных затрат на осуществление предлагаемого способа составит 0,5 1,0 г. Indicative estimates show that the return on capital costs for the implementation of the proposed method will be 0.5 to 1.0 g.

Claims

1. A method of purifying milk curd and / or cheese whey from mineral impurities, including treating it with cation exchange resin and anion exchange resin, regenerating them with solutions of carbon ammonium salts and returning the regenerated ion exchangers to a process, characterized in that KU cation exchange resin is used
2x8 and / or KU 2hC, as the anion exchange resin, the basic ammonium anion exchange resin AMx8 and / or AB 17 hC, the treatment of serum with ion exchangers is carried out under static conditions with stirring, and the regeneration of ion exchangers is carried out under static conditions by sequentially mixing a solution of coal-ammonium salts first with anion exchange resin and then with cation exchanger.

2. The method according to claim 1, characterized in that the anion exchange resin and cation exchange resin are mainly used with a particle size of +0.63 1.3 mm

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the treatment of serum with ion exchangers is carried out at a volume ratio of serum ion exchange of 1 5 15 for 10 to 20 minutes

4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the treatment of serum with ion exchangers is carried out when they are fractionally introduced into serum at the rate of 3 5 portions, based on the total volume ratio of 1 5 15, and after the introduction of each portion of the ion exchanger, the suspension is mixed for 10-15 minutes

5. The method according to PP.1 to 5, characterized in that the serum is subjected to repeated treatment with ion exchangers.