ITFG20120002A1

ITFG20120002A1 - Piattaforma polifunzionale per il trattamento dei sottoprodotti dell'industria casearia.

Info

Publication number: ITFG20120002A1
Application number: IT000002A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Marchionni; Domenico Pangia; Annalisa Romani
Original assignee: Marchionni Srl; Soluzioni Tecnologiche Innovative P Er Il Migliora
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-06

Description

DESCRIZIONE

defl’lnvenzione industriale avente per titolo : PIATTAFORMA POLIFUNZIONALE PER IL TRATTAMENTO DEI SOTTOPRODOTTI DELL’INDUSTRIA CASEARIA d

La piattaforma polìfunzionaìe e tutte le innovazioni comprese, si inserisce nel segmento industriale della trasformazione dì prodotti agrari e della zootecnia.

In particolare la sua localizzazione è nell’ambito dell’industria casearia e attività industriali coi legate all'utiliz dei sottoprodotti dell’industria casearia (siero proteine).

Quest» settori industriali sono caratterizzati da:

- scarsa innovazione di prodotto e processo (soprattutto le aziende del Sud Italia)

- elevato impatto ambientale per l’alto rilascio neil’ambìente di sottoprodotti (scarsamente riutilizzati in cidi produttivi a cascata) o scarichi prevalentemente di naturo organica

- inefficiente gestione dell’energia e delle risorse idriche

La piattaforma polifunzionale infatti, oltre a individuare una stretta corrispondenza tra le matrici tecnologiche che oggi appaiono significative per l’industria alimentare e le fasi tipo del processo input — trasformazione - output, introduce la pratica del risparmio energetico attraverso lo sfruttamento della biomassa agroalimentare non riutilizzabile, chiude H cerchio su una attività di filiera che attualmente rischia il collasso per via delia collocazione dei sottoprodotti e dei prodotti di scarto.

La piattaforma polìfunzionaìe si articola su tre direttrici:

1 ■ Sviluppo di nuove formulazioni alimentaria e farmaceutiche o<^>arti re da produzioni agricole dominanti e recupero di sottoprodotti della trasformazione

olvere di lattosio e si

*siero proteine in polvere ad alto concentrazione (80-90%)

*lattosio cristallizzato od elevata purezza

Un ulteriore sviluppo potrà avere la produzione di lattosio. Infatti dallo sua idrolisi si producono glucosio e galattosio e GOS (fibre solubili di natura poligluddica), questi ultimi utilizzati unitamente od altri additivi naturali per te produzioni di qualità nel settore dei prodotti da forno e gelateria.

2. Produzione di energia dai prodotti di scarto delia produzione casearia, non riutilizzabili diversamente

*produzione di biogas mediante digestione anaerobica

*produzione di elettricità e calore attraverso l'alimentazione di un motore a combustione interna.

3. Massima riduzione dell'impatto ambientale

*trattamento dei reflui per ossidazione biologica a fanghi attivi e utilizzo dei fanghi di supero come co-alimento del digestore anaerobico

*produzione di fertilizzanti a norma CE dal digestore

Le Tabelle 1 ,2,3,4 rappresentano la composizione media dei sottoprodotti dell'Industria casearia. I dati sono stati ricavati dai siero pugliese.

La Tavola 1 rappresenta l'insieme delle attività delia piattaforma.

1 ) Produzione di sieroderivati di valore commerciale.

Previa separazione in caseificio dei vari scarti prodotti, essi separatamente giungono alla piattaforma e seguono un proprio processo di trattamento. Comune a tutte le tipologìe di sottoprodotti è il pretrattamento di filtrazione su vibrovaglio o analoga attrezzatura e successiva pastorizzazione e stoccaggio. L'operazione di pastorizzazione che precede lo stoccaggio è ritenuta fondamentale al fine della buona conservazione del prodotto nelle fasi che precedono II trattamento.

Successivamente, il siero magro intero viene trattato per microfiltrazìone su membrana ceramica, ultrafiltrazione tangenziale e nanofiftrazione tangenziale, ottenendo dal concentrato di ultrafiltrazione siero proteine in quantità pari a circa ti 10% del prodotto In ingresso aSTenita di ultrafiltrazione e dal concentrato di nanofiltrazlone lattosio in quantità pari a circo il 6% del prodotto in ingresso atl'unità di nanofiltrazìone.

il siero non intero, meno nobiie in quanto a contenuto di sieroproteine rispetto a quello magro per proprio composizione, subisce dapprima il trattamento di microfiltrazione e successivamente quello dì nanofiltrazione il cui concentrato è costituito da una miscela dì lattosio e sieroproteine in quantità pari a circa il ó% del prodotto in ingresso allenirà di nano filtrazione e alla concentrazione di circa il 18%.

La scotta, dolio scarso contenuto in sieroproteine, subisce anche essa il trattamento dì microfiltrazione e successivamente quello di nanofiltrazione dal cui concentrato si ottiene lattosio in quantità pari a circa il 6% dei prodotto in ingresso all'unità di nanofiltrazione.

La concentrazione globale del lattosio ottenuto è pari a circa il 15%.

La concentrazione delie sieroproteine ottenuta dal trattamento di ultrafiltrazione del siero magro intero è pari a circa il 12%.

Sia nella linea di produzione delle sieroproteine che in quella di produzione del lattosio è stata introdotta (a dialisi. Si tratta di una immissione di acqua osmotizzata nel prodotto in uscita dallo macchina di filtrazione tangenziale (ultrafiltrazione o nanofiltrazione), al fine di diluire opportunamente il prodotto e rimandarlo in parte in testa alla macchina stessa e filtrarlo nuovamente. Questa fondamentale operazione di lavaggio viene fatta a riciclo e consente di ottenere un prodotto finale ad elevato grado di purezza.

I prodotti così ottenuti hanno scarso valore commerciale in quanto a bassa concentrazione. L'elevato contenuto di acqua incìde sìa sui costi dì trasporto che sui livelli di possibile contaminazione del prodotto.

Pertanto, le sieroproteine vengono dapprima concentrate per evaporazione e poi ulteriormente concentrate fino allo stato di polvere a mezzo spry-dryer. Si ottiene una polvere con un contenuto di umidità di circa il 5% e un contenuto di sieroproteine di circa 85%.

II lattosio viene cristallizzato in un cristo II izzotore ottenendo un prodotto al 95% circa di purezza.

La miscelo di lattosio e sieroproteine viene evaporata e successivamente a mezzo spy-dryer viene condotta alio stato di polvere al 5% circa di umidità.

Le Tavole 2,3,4 riportano 3 differenti cicli di lavorazione per ciascuno dei sottoprodotti.

Le sieroproteine vengono commercializzate nel settore alimentare e farmaceutico.

La polvere di siero viene commercializzata ne! settore alimentare, il lattosio viene commercializzato nel settore alimentare e farmaceutico. Il sito internet CLAt pubblica periodicamente le quotazioni di tali prodotti sul mercato internazionale.

I refluì prodotti a seguito dei processi descritti sono costituiti do sali inorganici e sostanza organico altamente biodegradabile. Essi vengono convogliati od un impianto di depurazione di tipo biologico σ fanghi attivi.

2} Produzione di energia elettrica e termica.

Gli scarti del caseificio non riutilizzo bili, vale a dire prodotti scaduti, acque di filatura, residui organici liquidi e solidi non dì interesse come sottoprodotti, vengono inviate ad un digestore anaerobio? a doppio stadio. Allo stesso digestore vengono inviati anche i fanghi di supero prodotti dall’impianto di depurazione biologico a fanghi attivi. Allo stesso digestore viene inviata anche della fibra grezza costituita da materiale vegetale in ordine del 20-40% del quantitativo totale inviato quotidianamente al digestore stesso. Tale fibra grezza viene utilizzata per migliorare H rapporto carbonio/azoto nella miscela di alimentazione e ottimizzare la produzione del biogas. Gli scarti del caseificio, fermentando facilmente, rivestono il ruolo di catalizzatore nella reazione acidofila che rappresenta il primo stadio del digestore anaerobico.

SI biogas prodotto alimenta un gruppo elettrogeno e la produzione di energia elettrica può essere impiegata sia per immetterla in rete elettrica nazionale, sia per l’autoconsumo interno.

L’energia termica derivante sia dall’acqua di raffreddamento del motore sia dai fumi di combustione del motore (circa 550 °C) viene interamente reimpiegata nel processo. Essa in parte serve per tenere la temperatura di esercizio ne! digestore, in parte serve per il trattamento del dìgestato.

Il dìgestato, viene inviato ad un separatore meccanico per separare fa parte solida dalla parte liquida. La parte liquida viene inviato in un contenitore in acciaio che funge da caldaia. La superficie esterna del contenitore è percorsa da acqua calda proveniente da uno scambiatore gas/acqua collegato con i fumi de! gruppo elettrogeno. L'acqua calda che proviene dallo scambiatore, provvede a riscaldare ia parte liquida de! dìgestato che evapora, l'evaporato viene mandato od una colonna di frazionamento che provvede a condensare le varie frazioni di evaporato a seconda del loro diverso punto di ebollizione, separandole in forma liquida, il processo è continuo. Sostanzialmente, si separo una frazione ricca di azoto in forma ammoniacale che viene fatta gorgogliare in una soluzione debolmente acida per formare un sale di ammonio, e una parte costituita da acqua pulita a basso carico inquinante e scarica bile direttamente in fogna. La Tavola 5 descrive il processa,

La Tavola 6 riporta il particolare della colonna di frazionamento.

Con la stessa acqua calda proveniente dallo scambiatore viene riscaldato un tunnel dove viene fatto stazionare lo parte solida del digestato. li riscaldamento del tunnel consente la riduzione deirumidità del digestato solido sino ad un tenore finale del prodotto pari a circa il 20%. Il vapore estratto viene fatto passare attraverso un biofiltro prima dell’emissione in atmosfera.

La Tavola 7 riporta il particolare del tunnel di essiccamento.

La parte solida del digestato è ricca di sostanze umiche e carbonio organico. Può essere arricchita con concimi minerali a base azotata e/o fosforica e/o potassica e costituire un concime organo-minerale a norma CE.

La parte ammoniacale proveniente dalla frazione liquida del digestaro ha valore commerciale nel settore dei fertilizzanti liquidi ad uso fertirrigazione.

Claims

RIVENDICAZIONI dell'Invenzione Industriale avente per titolo ; PIATTAFORMA POLIFUNZIONALE PER IL TRATTAMENTO DEI SOTTOPRODOTTI DELL’INDUSTRIA CASEARIA 1 ) La pastorizzazione dei sottoprodotti a base di siero prima dello stoccaggio nel serbatoio immediatamente a monte della linea di trattamento.
2) L’impiego anche di membrane di tipo ceramico nell’unità di ultrafiltrazione.
3) La dialisi sui permeati di ultrafiltrazione e nano filtrazione al fine di purificare ΐ prodotti ottenuti.
4) L’intero processo di trattamento dei sottoprodotti del siero finalizzato al l'ottenimento di materie prime commercia lizza bili, così come descrìtto, ovvero a partire dalla pastorizzazione dei prodotto di partenza sino alla polverizzazione o cristallizzazione dei prodotti finiti, ivi comprese le apparecchiature descritte.
5) L’intero processo di trattamento dei prodotti di scarto dell’industria casearia finalizzato al Lotte nimento dì energìa elettrica e termica mediante digestione anaerobiea. 6} Il processo per l’ottenimento di fertilizzanti dal dìgestato. 7) L’insieme delle tecnologie di selezione dei vari scarti prodotti dall'industria casearia, di trattamento per filtrazione tangenziale dei prodotti di maggior pregio commerciale, di trattamento per digestione anaerobiea dei prodotti di scarso pregio commerciale, di trattamento per ossidazione biologica a fanghi attivi dei reflui liquidi dì processo, applicate e organizzate in un’unica piattaforma polifunzionale dedicata alla filiera casearia.