[发明专利]产品的薄膜过滤

说明书

技术领域

本发明涉及在薄膜设备中用于产品的薄膜过滤的方法和用于产品的薄膜过滤的薄膜设备。

背景技术

薄膜过滤是一种有利的技术，该技术被，举例来说，乳品加工业、食品和饮料业、金属工业、制药业或水业以工业规模应用于薄膜设备。

举例来说，US 2005/0053707 A1涉及使用包括过滤薄膜的横向流动过滤组件完成牛奶的各种不同的营养成份的连续分离(具体地说完成包含在牛奶，初乳，乳浆或其它乳制品中的各种不同的奶蛋白质、碳水化合物、酶和矿物质的连续分离)的方法和装置。依照一个实施方案，来自牛奶来源的牛奶通过第一横向过滤组件流动除去包含在其中的细菌然后通过六个进一步的横向过滤组件捕获和过滤规定分数的牛奶。

微孔过滤、超滤、纳米过滤和反渗透的薄膜分离技术拥有使它们作为分离、灭菌消毒、再循环和回收程序变得吸引人的特性，包括：

●导致自动化和不间断操作的连续处理；

●不涉及相变和温度变化的低能量利用；

●没有重大尺寸限制的模块设计；

●活动部件最少，维护需求低；

●对被分离成份的形式或化学没有影响；

●产生分离，没有必需的化学添加剂。

在薄膜程序的操作中主要的问题之一是薄膜污垢。薄膜污垢指的是在薄膜表面上或在薄膜矩阵中由被过滤产品的特定成份的积聚引起的薄膜过滤器的通量下降。某些污垢材料能用水力方法(例如，过滤器逆流或擦洗)除去；大部分能用化学方法(例如，原地清洁(CIP)或化学清洁)除去。

在目前的工艺水平中用于薄膜设备的化学清洁的清洁溶液是在清洁程序之后处理的。因为考虑到环境和经济，至少回收一部分清洁溶液和/或清洁溶液里面的水供重复使用是令人想要的。

发明内容

本发明以提供用于薄膜设备的产品薄膜过滤方法的目的为基础，包括清洁用过的薄膜过滤系统的程序，这将降低薄膜过滤的总成本和减少被污染的清洁溶液排放到环境中。

这个目的是借助产品在薄膜设备中的薄膜过滤方法实现的，该方法包含几个阶段：

A)用薄膜设备的第一薄膜系统过滤该产品；

B)用多步骤清洁程序清洁第一薄膜系统，该多步骤清洁程序包括至少一个用水冲洗的步骤和至少一个用清洁溶液清洁的步骤，从而导致至少一种被污染的清洁溶液；

C)用第二薄膜系统过滤那至少一种被污染的清洁溶液，从而导致回收的清洁溶液；

D)在阶段B)的清洁步骤中使用那回收的清洁溶液。

在这个意义上薄膜设备是一种安排，该安排包括至少一个用于工业产品的薄膜过滤的薄膜系统，优选薄膜通量高于3 00升/(小时*平方米)。

依照本发明在阶段A)用薄膜设备的薄膜系统过滤的产品优选是乳制品、药品、食品或酿造产品或废水。

清洁阶段B)是薄膜系统操作的一个整体部份，该部分对薄膜过滤程序的性能和经济学有深刻的影响。薄膜污垢通常被分成四个类别：无机污垢、颗粒/胶体污垢、生物污垢和有机污垢。不管污垢究竟是无机污垢、颗粒/胶体污垢、生物污垢还是有机污垢，它们出现在薄膜上都导致渗透流减少或维持同样的流量所必需的进料压力增加。依照本发明，该方法的清洁阶段B)应该按预定的规则的时间间隔或依据由于污垢造成的薄膜系统性能下降开始。清洁阶段B)优选使用标准的原地清洁(CIP)设备和流动路径来实现，从化学添加到循环、浸泡、排出和冲洗的所有步骤完全是自动化。CIP的概念指的是在不拆开待清洁的装置的情况下应用清洁程序。

清洁阶段B)包括一个多步骤清洁程序，该程序的个别步骤取决于现有污垢的类型和数量。举例来说，预冲洗步骤、清洁步骤和后冲洗步骤的适当组合在多步骤清洁程序中是重要的。

一旦识别了薄膜污垢的起因，就能将各种不同的清洁溶液用于那至少一个清洁步骤从薄膜上除去污垢材料和恢复第一薄膜系统的薄膜通量。薄膜的化学相容性和薄膜设备的其它零部件的化学相容性限制依照本发明在该方法的阶段B)使用的清洁溶液的类型和最大容许浓度。此外，诸如温度、清洁周期的长度和流体力学条件之类的因素都影响多步骤清洁程序的清洁效率。