МЕМБРАННАЯ ОЧИСТКА HFCS
Мембранное разделение и очистка глюкозно-фруктозного сиропа (HFCS)
Для сиропа кукурузного сахара с высоким содержанием фруктозы (HFCS) применяются предшествующие этапы осветления, поэтапная нанофильтрация, материальный баланс потока и проверка на реальном сырье с целью устранения проблем, связанных с белками, коллоидами, цветом, золой и составом сахаров, а также для обеспечения связи мембранного блока с операциями смешивания, выпаривания или другими этапами переработки.
На данной странице не представлена полная технологическая схема производства по технологии HFCS. Выбор мембран, процессы рециркуляции между ступенями, назначение потока и границы взаимодействия продукта определяются на основе реального исходного потока, соблюдения замкнутого материального баланса и установленных технических характеристик.
Необходимо четко разграничить гидролизат, раствор после конверсии фруктозы и готовый сироп-продукт
Необходимо оценить прохождение через мембрану, уровень удержания компонентов и механизмы возврата для стадии UF и всех стадий NF
Участок с мембраной включается в полную технологическую схему, включающую этапы смешивания, обесцвечивания, ионного обмена, выпаривания и рафинации
ОПРЕДЕЛИТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТОК
Сначала необходимо разграничить гидролизат, раствор после конверсии фруктозы и сироп готового продукта
Эти потоки находятся на разных этапах технологической схемы и требуют различных процедур разделения. В данной странице рассматривается исключительно очистка раствора после конверсии фруктозы; при этом не учитываются операции осветления гидролизата крахмальных сахаров на предшествующих ступенях, а также смешивание готового продукта в рамках одного процесса с использованием мембран.
Гидролизат крахмальных сахаров
Контролируйте белки, декстрины, коллоиды и твердые частицы, чтобы обеспечить стабильный исходный поток для последующей очистки и изомеризации. Эту задачу оценивают по схеме осветления гидролизата крахмальных сахаров. технологической схеме осветления гидролизата крахмальных сахаров странице.
→
Раствор после конверсии фруктозы
Необходимо проверить эффективность операций осветления на предшествующих ступенях, контроля содержания белков и коллоидов, NF фракционирования, рециркуляции между стадиями и соблюдения материального баланса для всех потоков.
→
F42 / F55 / F90 и связанные с ними сиропы
Это цели извлечения продукта или технологической схемы в целом, а не гарантированные показатели выхода продукта на отдельной технологической ступени. Только полная технологическая схема переработки и смешивания позволяет определить окончательный состав и качество готового продукта.
ОЦЕНКА ИСХОДНОГО ПОТОКА И ПРОДУКТА
Для определения типа мембраны, количества ступеней и объема проверок используются шесть групп информации
На начальной оценке учитываются состав целевого сахара, профиль примесей и характеристики последующих технологических ступеней, а не конкретная мембрана или фиксированная двухэтапная технологическая схема.
Состав и анализ сахара
Соотношения фруктозы, глюкозы и прочих сахаров, методы анализа, целевые диапазоны, а также допустимые пределы потерь.
Белки, коллоиды и мелкие частицы
Влияние остаточных белков, коллоидов, полисахаридов, мутности и твердых частиц на осветление на предшествующих технологических ступенях и извлечение на последующих технологических ступенях NF.
Цвет, зола и примеси
Измеряемые показатели цвета, содержание золы, основные ионы, HMF, другие ключевые компоненты, а также пределы, характерные для последующих технологических ступеней.
Brix и диапазон физико-химических свойств
Brix, вязкость, температура, pH, осмотическое давление и погрешности при работе в пакетном режиме совместно определяют границы разделения и концентрации.
Выход продукта и цели последующих технологических ступеней
Определите требования к целевому сиропу, способу смешивания и сопряжению с обесцвечиванием, ионным обменом, выпариванием, кристаллизацией или розливом.
CIP и границы контакта мембраны с раствором
Допустимые моющие средства, температура мойки, контактирующие материалы, порядок перехода между продуктами и ответственность за качество требуют отдельного согласования.
МОДУЛЬНАЯ МЕМБРАННАЯ СХЕМА
Сочетать осветление, первичный этап извлечения с помощью NF и вторичный этап извлечения с помощью NF с использованием узла разделения
Приведенная ниже схема служит основой для инженерного обсуждения и не означает, что каждому проекту нужны все мембранные ступени. Испытания образца и материальный баланс определяют фактическое число ступеней, возвратные и обходные потоки и сопряжение с последующим процессом.
- 01Сопряжение с предшествующими ступенями очистки и изомеризацииНеобходимо подтвердить происхождение раствора-конверсанта, состав сахаров, степень предварительной обработки и условия подачи исходного потока.
- 02Корректировка температуры и проведение предварительной обработки в соответствии с требованиями.Определить стабильный диапазон характеристик исходного потока для осветления и последующего фракционирования
- 03Осветление с использованием трубчатой мембраны и UFКонтроль уровня белков, коллоидов, мелких частиц и совместимых макромолекулярных примесей.
- 04Первичное фракционирование компонентов с использованием NF.С помощью сравнительных испытаний мембран определяются показатели удержания и прохождения через мембрану целевых сахаров, солей и органических примесей.
- 05Второй этап извлечения или переработки с использованием NF.На основе состава потока первого этапа оцениваются показатели извлечения, дальнейшее фракционирование, смешивание или параметры окончания работы побочных потоков.
- 06Сопряжение с последующей обработкой продуктаПодключение устройств для смешивания, обесцвечивания, ионного обмена, выпаривания, кристаллизации или иных операций по переработке
UF в первую очередь обеспечивает осветление воды и контроль содержания макромолекулярных примесей. Одного лишь названия мембраны недостаточно для определения возможностей фракционирования сахаров и примесей, характерных для NF; для этого необходимо использовать аналитические результаты и данные материального баланса по всем последующим и предшествующим технологическим ступеням.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКОВ ПО СТУПЕНЯМ
Цель наличия двух стадий с использованием NF — регулировка характеристик потока, а не простое добавление дополнительной стадии
В качестве продукта не определяются ни пермеат, ни концентрат. Характеристики сахара, наличие примесей, ценность компонента при рециркуляции и его дальнейшее применение на каждом этапе совместно определяют состав продукта, объемы извлечения и характеристики боковых потоков.
Осветление и контроль содержания белка
- Осветленный поток.
- На основе результатов анализа белков, коллоидов, мутности и потерь сахара определяется возможность ввода данного потока в устройство NF для проведения фракционирования.
- Ретентат
- Определяются параметры рециклинга, извлечения или завершения процесса на основе уровня перехода целевого сахара, значения извлечения и условий его обработки.
Первое решение относительно фракционирования
- Пермеат
- Необходимо проверить состав сахара, содержание золы и цвет, а также определить, поступает ли поток на второй этап NF, в зону смешивания или на другой технологический узел.
- Формирование концентрата
- Необходимо провести оценку степени обогащения целевых сахаров и примесей перед тем, как определять способы извлечения, дальнейшую обработку или точку завершения на вспомогательном потоке.
Возврат, доочистка и сопряжение с продуктовой линией
- Пермеат / концентрат
- Для определения способа смешивания, основной технологической схемы, дальнейшей переработки или утилизации используются данные второй стадии, касающиеся состава сахара и результатов его качественного анализа.
- Обработка очищающими средствами и сброс боковых потоков.
- В полный материальный баланс необходимо включить CIP, воду для промывки, а также боковые потоки, не являющиеся продуктом, вместо того чтобы исключать их из основного учета выхода продукта.
F42, F55 и F90 описывают продукты или цели производства. Мембранная установка может выполнять функции осветления, фракционирования, извлечения или рафинирования, однако окончательный состав сырья всё равно требует подтверждения с помощью процедур изомеризации, смешивания, ионного обмена, выпаривания и полноценной системы контроля качества.
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПИЛОТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Подтвердить характеристики сахара и соблюдение материального баланса на межэтапах перед переходом к непрерывному масштабированию
Для выбора мембран, определения назначения потоков по ступеням, оценки загрязнения и восстановления характеристик после мойки необходим реальный раствор после конверсии фруктозы. Мембраны и результаты другого проекта по сиропу нельзя переносить напрямую.
- 01Проведение обзора имеющейся информации.Подтвердите происхождение раствора для конверсии, конечный продукт, действующую технологическую схему и условия работы образца
- 02Анализ профиля сахаров и содержания примесейОпределение базовых значений для состава сахара, содержания белков, цвета, содержания золы и физических свойств
- 03Оценка и подбор мембран и конфигураций ступенейСравнить варианты конфигураций для осветления, первой ступени NF и второй ступени NF
- 04Материальный баланс в лабораторных условияхПроверить характеристики сахара, наличие примесей, качество продукта и ценность его возврата для каждого потока
- 05Пилотные испытания в непрерывном режимеОценить допустимый диапазон рабочих условий, накопление компонентов на межступенчатом уровне, мембранное загрязнение и процесс извлечения CIP
- 06Инженерное масштабированиеСформируйте исходные данные для площади мембран, межступенчатого возврата, управления, CIP и инженерного сопряжения
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Предоставить данные об исходном потоке, продукте и параметрах на межступенчатом уровне для первоначальной оценки
Данные, отражающие условия непрерывной эксплуатации, способствуют более точной оценке объема осветления, конфигурации ступени NF, характеристик потоков и границ масштабирования процесса.
- Источник исходного потока
- Место проведения изомеризации или конверсии, технологическая схема предшествующих ступеней, а также режим работы — пакетный или непрерывный.
- Состав сахара
- Соотношения фруктозы, глюкозы и других сахаров, методы анализа и целевые диапазоны их содержания.
- Белки и коллоиды
- Присутствие белков, полисахаридов, коллоидов, уровень мутности, количество твердых веществ и информация об размере частиц.
- Цвет и зола
- Цветовые примеси, содержание золы, электропроводность, основные ионы, HMF и другие наиболее значимые примеси.
- Физические свойства
- Brix, вязкость, температура, pH, плотность, осмотическое давление и степень вариабельности показателей при работе в пакетном режиме.
- Продукт и последующие технологические ступени переработки
- Целевые характеристики сиропа, методы его смешивания, а также взаимосвязи с процессами обесцвечивания, ионного обмена, выпаривания, кристаллизации или другими смежными операциями.
- CIP и требования к условиям контакта мембраны с раствором.
- Допустимые средства очистки, температура очистки, материалы, соприкасающиеся с мембраной, и стандарты качества получаемого продукта
- условия верификации
- Объём имеющихся образцов, условия хранения и транспортировки, SDS, график испытаний и параметры работы в режиме непрерывного пилотного производства
Опыт реализации аналогичных проектов свидетельствует лишь об опыте применения соответствующих технологий с мембранами. Он не заменяет проверку характеристик сахара, качества потока, допустимого диапазона рабочих условий, энергопотребления, затрат и качества продукта для нового проекта.
ПРОЕКТНЫЙ ОПЫТ
Зарегистрированные данные по проектам с мембранами для преобразования фруктозы в специальный раствор
Приведённые ниже показатели производительности отражают опыт применения таких технологий в процессах осветления раствора, полученного в результате преобразования фруктозы, и очистки с использованием NF. Они автоматически не превращаются в параметры проектирования или гарантии качества для нового проекта.
Зарегистрированные показатели производительности для процесса преобразования фруктозы в специальный раствор
Мембранные ступени
Трубчатая схема осветления с использованием UF и последующая очистка с применением NF
В открытых обезличенных данных о реализованном проекте указываются лишь производительность, тип исходного потока и соответствующие секции мембран. Информация о клиенте, годе реализации, качестве сырья, энергопотреблении и стоимости проекта не разглашается.
Зарегистрированные показатели производительности для процесса преобразования фруктозы в специальный раствор
Мембранные ступени
Трубчатая схема осветления с использованием UF и последующая очистка с применением NF
Указанная производительность относится к отдельной исторической записи. Для нового проекта необходимо провести сравнительные испытания мембран, выполнить материальный баланс на всех технологических ступенях и подтвердить рабочие параметры.
На фотографиях системы показана установленная мембрана для переработки функциональных сахаров. Они не относятся к конкретному объекту клиента до утверждения связи между изображением и проектом.
ГРАНИЦЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Согласуйте задачи мембранных ступеней в полном процессе производства сиропа
Plum выполняет подбор мембран, лабораторные и пилотные испытания, проектирование мембранных систем и инженерное сопряжение. Изомеризация, смешивание, качество продукта и другие немембранные операции распределяются для каждого проекта отдельно.
ВОЗМОЖНОСТИ PLUM
- Проводится предварительный анализ состава перерабатываемой жидкости, содержания целевых сахаров и профиля примесей
- Трубчатая мембрана UF и результаты многоэтапных сравнительных испытаний мембран NF
- Испытания реального образца, пилотные испытания и материальный баланс
- Участки мембраны CIP, приборы контроля, системы управления и интегрированные технологические схемы
- Пусконаладка оборудования, обучение персонала и поддержка в процессе инженерного масштабирования
ПОДТВЕРЖДАЕТСЯ ДЛЯ КАЖДОГО ПРОЕКТА
- Границы ответственности за предшествующие ступени осахаривания, изомеризации и применение ферментов
- Обесцвечивание, ионный обмен, смешивание, выпаривание и кристаллизация
- спецификации продукта F42/F55/F90 и задачи по аналитической оценке
- Материалы, контактирующие с средой, соответствие нормативным требованиям и процедуры верификации
- Боковые потоки, не связанные с мембраной, вспомогательные системы и общие показатели эффективности завода
СВЯЗАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Продолжить анализ условий осветления и фракционирования на предшествующих технологических ступенях.
Обзор бизнес-аспектов проектаМембранное разделение технологических жидкостей
Связанный функциональный сахар.Мембранная сепарация и очистка алулозы
Основные технологические решенияСелективная нанофильтрация и фракционирование
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Вопросы и ответы по непрерывному мембранному разделению HFCS
Чем данная страница отличается от описания процедуры осветления гидролизата крахмальных сахаров?
На странице, посвященной осветлению смеси крахмала и сахара, рассматриваются проблемы, связанные с белками, декстрином, коллоидами и твердыми частицами в исходной воде или гидролизате на предшествующих технологических ступенях. В ней особое внимание уделяется осветлению раствора после преобразования фруктозы, фракционированию с использованием NF, рециркуляции между ступенями и характеристикам продукта на последующих технологических ступенях.
Требуется ли для всех проектов HFCS наличие двух стадий NF?
Количество стадий устройства NF зависит от характеристик сахара и примесей, целевого продукта, параметров каждого потока и характера последующих технологических ступеней. Для конкретного проекта может быть применена одна, две или иная конфигурация стадий, которая определяется в ходе испытаний.
Какие продукты получаются в качестве пермеата на первой и второй стадиях устройства NF?
Это невозможно определить заранее. Уровень удержания сахара и примесей, а также процент прохождения через мембрану изменяются в зависимости от условий работы мембраны и исходного потока. Для каждого потока необходимо проводить анализ профиля сахара на каждой стадии и рассчитывать материальный баланс.
Может ли мембранная установка напрямую обеспечивать извлечение F42, F55 или F90?
Обозначение продукта нельзя отождествлять с выходом на конкретной стадии мембраны. Мембраны могут выполнять функции осветления, фракционирования, извлечения компонентов или их переработки, однако для определения окончательного состава продукта требуются процедуры изомеризации, смешивания и применения полной технологической схемы переработки.
Могут ли мембраны заменить процессы обесцвечивания, ионного обмена или выпаривания?
Универсального ответа на этот вопрос не существует. Мембранная часть установки может снизить нагрузку на некоторые технологические операции, но наличие, изменение или исключение других операций определяется целями получения продукта, характеристиками примесей и результатами проверок.
Почему необходимы испытания реального раствора с фруктозой?
Состав сахара, содержание белков, пигментов, золы, HMF, солей, Brix и остатков с предшествующих технологических ступеней совместно влияют на селективность мембраны, возникновение мембранного загрязнения и CIP. Данные, полученные в ходе реализации проекта по производству функциональных сахаров, не могут заменить тестирование с использованием реального исходного потока.
Могут ли данные по 960 и 1,680 m³/d гарантировать успешную реализацию нового проекта?
Нет. Эти два значения отражают только производительность обезличенных реализованных проектов. Для нового проекта выбор мембран, межступенчатые потоки, допустимый диапазон рабочих условий и производительность системы необходимо заново подтвердить испытаниями и техническим соглашением.
Какая информация и образцы требуются для предварительной оценки?
Необходимо предоставить информацию об источнике раствора для конверсии, полный спектр сахаров, содержание белков и коллоидов, пигменты, золу и основные ионы, HMF, Brix, вязкость, температуру, pH, текущую технологическую схему, требуемые характеристики конечного продукта, условия CIP, SDS, а также объем имеющихся образцов.
ЗАПРОС ИСПЫТАНИЙ HFCS
Передайте состав сиропаЗапросите испытания
По возможности следует предоставить полный спектр сахаров, данные о белках и коллоидах, пигментах и золе, HMF, Brix, а также физические свойства, текущую технологическую схему, требуемый сироп и объем имеющихся образцов. Специалисты Plum изучат предоставленную информацию перед тем, как определить тип мембран для осветления, конфигурацию ступени NF и необходимость проведения пилотных испытаний.
Предоставленная информация используется исключительно для предварительной оценки проекта. Она не является обязательством относительно графика тестирования, качества потоков, технических характеристик продукта, инженерных показателей, соответствия нормативным требованиям или объема поставки.