DK164764B - Fremgangsmaade og anlaeg til toerring af valle og/eller permeat - Google Patents

Description

o

DK 164764 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et anlæg til tørring af materialer, navnlig biprodukter fra ostefremstilling såsom valle og/eller permeat.

Et af hovedbiprodukterne ved kommerciel, traditionel 5 ostefremstilling er serummet eller den vandige del af mælken kaldet valle. Et nyere trin i ostefremstilling er den såkaldte permeation, ved hvilken kaseinen i mælkesubstansen koncentreres ved molekylær filtrering. Biproduktet ved denne proces - "permeatet" - er meget lignende valle 10 og kan behandles ved fremgangsmåden og med anlægget ifølge opfindelsen på helt lignende måde og med et temmelig lignende resultat. I den følgende beskrivelse og i kravene er opfindelsen beskrevet og defineret i forbindelse med valle, men det må forstås, at udtrykket "valle” her lige-15 ledes omfatter det beslægtede biprodukt "permeat".

Valle er rigt på laktose og er navnlig i tør pulverform anvendelig i foder til dyr. Det principielle problem er at omdanne den meget væskeholdige valle (tilnærmelsesvis 94% væske), som den opsamles fra ostefrem-20 stillingsprocessen, til dens tørre pulverform.

Der kendes adskillige fremgangsmåder til fremstilling af pulverformig valle af det flydende biprodukt. Sædvanligvis underkastes efter et antal forbehandlinger den stadig flydende valle en vakuuminddampning, hvilket 25 omdanner den til en substans, som er mellem 50% og 65% tørstof. Denne valle indeholder imidlertid laktose i dens beta-amorfe form, hvilket er uegnet til frembringelse af et ikke-klumpende, fritstrømmende pulver. Derfor er det næste trin at omdanne den beta-amorfe laktose til dens 30 alfa-monohydrattilstand, hvorfra et egnet pulver kan opnås. Dette gøres ved krystallisation.

Hidtil er krystallisation blevet udført portionsvis.

Der anvendes store tanke, i hvilke vallen med 50 til 35 o

2 DK 164764 B

65% tørstof afkøles i indtil fireogtyve timer under konstant omrøring. Med henblik på at gøre den samlede proces mere lig en kontinuert proces bruges der naturligvis et antal af de store tanke, så når én tank tømmes, fyldes en 5 anden, mens andre indeholder vallen i forskellige stadier af krystallisation. Efter krystallisationen findes 65 til '80% af laktosen i en alfa-monohydrattilstand, som er egnet til fremstilling af en ikke-klumpende, pulverformig valle. Denne krystalliserede valle, som stadig kun inde-10 holder 50% til 65% tørstof, tilføres så til et stort forstøvningstørringsapparat og somme tider til et sekundært tørreapparat, som fjerner hovedmængden af den resterende væske, hvorefter vallen foreligger som et tørt pulver med ca. 96% tørstof.

15 Uheldigvis har den kendte proces adskillige ulemper.

For det første er den ved processen anvendte energimængde betydelig, fordi den energibesparende vakuuminddampnings-proces kun anvendes til at reducere vallen til et tørstofniveau på 50 til 65%. Enhver yderligere fjernelse af væske 20 fra vallen ved inddampning ville på dette tidspunkt medføre en valle med så stor viskositet, at det ville hindre omrøring i krystallisationstankene. Som følge heraf kan vakuuminddampningsprocessen ikke anvendes til maksimal effektivitet, og i. stedet må en væsentlig tørring af vallen 25 ske ved den mindre energibesparende lufttørring efter krystallisationen. Ligeledes er selve den samlede proces ikke i virkeligheden fuldstændig kontinuert, eftersom krystallisationstankene fungerer på portionsbasis, og den kræver en hel del stort og kostbart udstyr navnlig i form af 30 krystallisationstankene og et stort lufttørreapparat, der er nødvendigt for at fjerne en væsentlig mængde væske efter krystallisation.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes en fremgangsmåde til tørring af valle, som er mere energibesparende og kræver 35 mindre udstyr end tidligere fremgangsmåder. Den flydende

3 DK 164764 B

o valle koncentreres til at begynde med ved inddampnings-processen, til den har ca. 75% tørstof, med energibesparende vakuumevaporatorer, hvorefter vallepastaen føres gennem en kontinuerlig varmeveksler med henblik på af-5 køling og krystallisation, hvorfra den går til et lille hvirvellyntørreapparat (spin flash dryer) til endelig tørring til frembringelse af det ønskede pulver.

Ved den foretrukne udførelsesform anvendes en afsluttende vakuumvaporator efter de sædvanlige vakuum-10 evaporatorer til at frembringe en valle i pastaform, som er tilnærmelsesvis 75% tørstof og befinder sig ved en temperatur sædvanligvis mellem 45°c og 80°C. Den fremkomne vallepasta tilføres så til en kølet varmeveksler med henblik på kontinuerlig krystallisation. Vallepastaen 15 med dens nu store indhold af alfa-monohydrat laktose går fra varmeveksleren til et hvirvel lyntørreapparat, som hurtigt omdanner pastaen til et tørt, ikke-klumpende pulver.

Fremgangsmåden formindsker den anvendte energi af flere grunde. For det første sker den overvejende del af 20 inddampningen ved den foreliggende opfindelse med vakuum- evaporatorerne og den afsluttende evaporator, hvilket er mere energibesparende end de tørreapparater, som udførte en stor del af tørringen ved den kendte teknik. Endvidere er, eftersom vallen har en større tørstofkoncentration, 25 når den når krystallisationstrinnet, krystallisationen hurtigere og mere fuldstændig på grund af overmætningen af laktosen i den mere koncentrerede valle.

Som en følge heraf sker den kontinuerlige krystallisation til en langt højere grad end ved den kendte teknik, 30 hvilket medfører et mere ikke-klumpende pulver, og dette kræver færre, billigere og mindre dele af udstyr. Processen er ligeledes en kontinuerlig proces, hvilket forbedrer funktionen af det samlede anlæg.

35

O

4 DK 164764 B

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et blokdiagram for et samlet anlæg ifølge den foreliggende opfindelse, 5 fig, 2 skematisk det samlede anlæg ifølge opfindel sen, og fig. 3 et tværsnit gennem et hvirvellyntørreapparat, som anvendes i opfindelsen.

I fig. 1 er vallebehandlingsanlægget ifølge den fore-10 liggende opfindelse i almindelighed angivet ved 10. Anlægget 10 omfatter i hovedsagen ostefremstillingskar 20, et forbehandlingsapparat 30, vakuumevaporatorer 40, en afsluttende evaporator 44, en krystallisationsvarmeveksler 50 og et hvirvellyntørreapparat 60.

15 Som vist i fig. 2 er ostefremstillingskarrene 20 sædvanlige beholdere, i hvilke behandlet mælk omdannes til ost ved den sædvanlige fremgangsmåde. Der er kun vist to kar, men i praksis vil der kunne anvendes et hvilket som helst antal kar. Der er to basale produkter fra ostefrem-20 stillingen, og de er ostemasse og valle, som begge efterfølgende behandles med henblik på senere brug. Apparaturet til behandling af ostemasse er ikke vist her.

Vallen fra ostefremstillingskarrene 20 er ca. 94% væske, og den suges fra karrene gennem rør 22, som fører 25 den til et eller andet sædvanligt forbehandlingsapparat 30. Et eksempel på et sådant forbehandlingsapparat er omhandlet på side 74 og 75 i septembernummeret 1981 af "Food Engineering".

Fra forbehandlingsapparatet 30 fører yderligere rør 30 32 den stadig flydende valle til vakuumevaporatorerne 40.

Vakuumevaporatorerne 40 er en række lodrette beholdere, som fjerner væskeindhold fra vallen. Evaporatorerne 40 kan være hvilke som helst af de, der sædvanligvis anvendes til vallebehandling.

35

5 DK 164764 B

O

Ved den foretrukne udførelsesform efterfølges eva-poratorerne 40 af en afsluttende evaporator 44, som fjerner mere af væskeindholdet i vallen. Vallen som fremkommer fra den afsluttende evaporator 44 har mindst ca. 75% 5 tørstof og ved den foretrukne udførelsesform en temperatur på mellem ca. 45 og 80°C. Laktosen i vallepastaen befinder sig imidlertid stadig for størstedelens vedkommende i sin beta-amorfe tilstand, og vallepastaen tilføres til en kontinuerlig krystallisationsindretning kaldet en 10 kølet varmeveksler 50. (Vallepastaen med 75% tørstof vil være så tyk, at den ville overbelaste og tilstoppe om-rørerne i sædvanlige krystallisationstanke). Det fra varmeveksleren 50 fremkomne produkt er en vallepasta, i hvilken laktosen for størstedelens vedkommende er af den alfa-15 -monohydratiske form. Pastaen har en temperatur på ca. 15 til 45°C, og den tilføres så til hvirvellyntørreapparatet 60. Som det bedst er vist i fig. 3 sendes vallepastaen fra varmeveksleren 50 til en tilførselstank 62 for tørre-apparatet 60. Tanken 62 indeholder en roterende omrører 64 20 og en snekketransportør 66. Snekketransportøren 66, som har et drev med variabel hastighed, er forbundet med et tørrekammer 68. Luft indsuges ligeledes til tørreapparatet 60 ved en tilgang 70. Tilgangen 70 er gennem et opvarmningselement 72 forbundet med en luftfordeler 74, der om-25 giver og står i forbindelse med den nedre del af tørrekammeret 68. En rotor 76 er ligeledes anbragt i bunden af tørrekammeret 68.

Foroven i kammeret 68 findes en klassifikator 78, som er forbundet med et filterapparat 80. Filterapparatet 80 30 er i den foretrukne udførelsesform et cyklonfilter 82 oven over en ventil 84. En luftudledningskanal 86 er forbundet mellem filteret og en vasker (scrubber) 88 og andet ikke vist rensningsudstyr for at fjerne vallepartikler fra den udledte luft. Et sådant tørreapparat såvel som den afslut-35 o

6 DK 164764 B

tende evaporator og den kontinuerlige varmeveksler markedsføres af rettighedshaveren til den foreliggende opfindelse. Et egnet hvirvellyntørringsapparat (spin flash dryer) til brug i forbindelse med den foreliggende op-5 findelse er omhandlet i DK fremlæggelsesskrift nr.

149.583.

Under driften tilføres vallepastaen til tilførselstanken 62 for tørreapparatet 60. Den roterende omrører 64 blander forsigtigt vallen og tvinger den ind i snekke-10 transportøren 66, som fører vallepastaen ind i tørrekammeret 68 i en kontinuert strøm. Samtidig indføres fra tilgangen 70 luft, som først er opvarmet af varmeelementet 72, af fordeleren 74 tangentialt ind i bunden af kammeret 68. Den opvarmede luft stiger til toppen af kam-15 meret 68. Tørreapparatet fungerer således som et omrørt fluidiseret leje. Rotoren 76 drejer i bunden af kammeret 68 og omrører pulveret og de større klumper af valle, som kommer ind fra snekketransportøren 66. Klumperne tørrer langs deres yderside, og de tørrede dele er tilbøjelige 20 til at brække af. Når det er fint nok, føres dette pulver opad med luftstrømmen. Resten af klumperne forbliver nær bunden af kammeret 68, indtil de er tilstrækkeligt tørrede og små nok til ligeledes at blive ført til toppen af kammeret. Når det først er ved toppen af kammeret 68, vandrer 25 det tørrede pulver og luften gennem klassifikatoren 78 til filterapparatet 80. I filterapparatet 80 suges luften ind i cyklonen 82 på en cirkulerende måde. Dette tvinger de faste partikler til ydervæggen, hvor de så falder ned ' til ventilen 84, som anvendes til opsamling af den nu pul-30 verformige valle. Pulveret er på dette tidspunkt et ikke--klumpende vallepulver, som er tilnærmelsesvis 96% tørstof. Luften forlader cyklonen 82 og går til vaskeren 88 og det andet ikke viste udstyr med henblik på yderligere rensning, før den frigives.

35

7 DK 164764 B

o

Der er adskillige fordele ved anlægget ifølge den foreliggende opfindelse. For det første gør den afsluttende evaporator 44 en stor del af arbejdet med at omdanne den flydende valle til fast form i modsætning til 5 det mindre effektive lufttørreapparat i kendte anlæg.

Dette vil give en forventet energibesparelse på ca. 20%. Ligeledes kræves der mindre pladskrævende udstyr, da tørreapparatet her ikke behøver at udføre den væsentlige tørring, som de kendte tørreapparater udførte (for-10 di vallen allerede er 75% tørstof, når den når tørreapparatet i anlægget ifølge den foreliggende opfindelse). Ligeledes udfører hvirvellyntørreapparatet i anlægget ifølge den foreliggende opfindelse tørringen hurtigere end andre tørreapparater. Der kræves altså her mindre 15 pladskrævende udstyr end ved kendte processer. Navnlig er rækken af store portionskrystallisationstanke her erstattet af en langt mindre, kontinuert fungerende, kølet varmeveksler. Nettoresultatet af alt dette er, at der behøves langt mindre anlægsplads til at rumme udstyret.

20 Sluttelig er processen ifølge den foreliggende op findelse en kontinuert proces, hvilket i høj grad forenkler driften af anlægget. Ved de kendte processer er det, efter at evaporatorerne er stoppede, nødvendigt at lufttørreapparatet kører i en hel dag for at behandle 25 den store mængde valle, der er oplagret i krystallisationstankene. Ellers kunne vallen, hvis den blev efter ladt i tankene, stivne eller fordærves. Omvendt må evaporatorerne, når det kendte anlæg startes, arbejde i en hel dag (til fyldning af tankene), før tørreapparatet 30 startes.

35

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til omdannelse af valle og/eller permeat til et tørt, ikke-klumpende pulver, ved hvil-5 ken: vallen koncentreres ved vakuuminddampning, den koncentrerede valle krystalliseres for at omdanne det meste af dens laktoseindhold til dets alfa-monohydratform, og den krystalliserede valle tørres til dannelse af et pulver, 10 kendetegnet ved, at: vakuuminddampningen udføres til et tørstofindhold på tilnærmelsesvis 75% eller mere, krystallisationen udføres ved at afkøle den koncentrerede valle i en kontinuert fungerende varmeveksler, og 15 den krystalliserede valle tørres som en pasta i et hvir-vellyntørreapparat til et ikke-klumpende pulver.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den koncentrerede valle forlader vakuuminddamp-ningstrinnet med en temperatur mellem 45 og 80°C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at den krystalliserede valle forlader varmeveksleren med en temperatur mellem 15 og 45°C.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at det ikke-klumpende pulver 25 forlader hvirvellyntørreapparatet med et tørstofindhold på ca. 96%.

5. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge ethvert af kravene 1 til 4 og omfattende: organer til opsamling og i givet fald forbehandling af 30 valle fra en ostefremstillingsproces, vakuumevaporatorer til koncentrering af den opsamlede valle, organer til krystallisering af den koncentrerede valle for at omdanne det meste af dens laktoseindhold til dets alfa--monohydratf orm, og organer til lufttørring af den krystalliserede valle til 9 DK 164764 B O et pulver, kendetegnet ved, at: vakuumevaporatorerne omfatter mindst én afsluttende evaporator indrettet til at koncentrere vallen til et tør-5 stofindhold på tilnærmelsesvis 75% eller mere, organerne til krystallisering af den koncentrerede valle omfatter mindst én kontinuert fungerende varmeveksler, og organerne til lufttørring af den krystalliserede valle omfatter et fluidiseret leje i mindst ét hvirvellyntørre-t0 apparat.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at afslutningsevaporatoren er indrettet til at afgive koncentreret valle ved en temperatur mellem 45 og 80°C.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, kendeteg-15 net ved, at varmeveksleren er indrettet til at afgive krystalliseret valle ved en temperatur mellem 15 og 45°C.

8. Apparat ifølge ethvert af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at hvirvellyntørreapparatet er indrettet til at afgive et ikke-klumpende pulver med 20 et tørstofindhold på ca. 96%. 25 30 35