保养是膜分离的关键

在良好操作环境中，常规保养下的利益最大化

• 介绍
• 奶制品膜过滤的基础
• 选择的清洗
• 优良服务的本质
• 最优化操作的保养

介绍

数年以前，美国的一个大型奶酪工厂增加了一个超滤工段，用螺旋膜来分离乳清蛋白。工厂每天规定要处理二百万磅乳清，生产80%的乳清蛋白浓缩液（ WPC）。但是在开始时，WPC仅达75%—77%。质量较低的浓缩液必须在不同的市场上，以持续较低的价格出售。利益损失每个月消耗奶制品15000磅。

工场经理尝试了一切，但是设备提供者不会（或不能）找到一个解决方法。最终，在挫败中，经理打电话给GEA过滤工厂。有经验的膜过滤服务人员立即赶到工场，对状况进行评估，发现处理程序设计的问题。他们推荐了改变，并帮助实现它们，并训练操作人员来操作系统，使WPC产品达到含量80%。

这只是利润损失的一个例子，来自不正确设计，错误操作，缺乏膜分离系统的保养知识。但是即使在奶制品操作环境下，常规基础上的统一服务可帮助维持高峰效率，并且使有价值的分馏物的分离效益最大化。

奶制品膜过滤的基础

每种奶制品是不同的。每个工厂都有其特点，从复杂的有机流体中生产定制产品。虽然所有奶制品经过处理奶，但是由于诸如母牛的品种，饲料和环境不同，最终的奶成品也不同，同时，奶成品也有各类不同产品。

• 奶，脱脂乳和奶油的基本等级。
• 不同的类型和味道的奶酪。
• 来自于甜乳清的高价值蛋白质。
• 高附加值奶制品，包括长保存期限（ESL）奶制品。
• 功能产品以及营养产品，诸如婴儿处方与营养片。
• 营养产品诸如运动和功能产品。
• 用于疫苗和治愈伤口的医疗产品。
• 健康护理产品如香波和牙膏。
• 动物饲料。

错流膜过滤处理程序已成为普遍接受的，用于许多敏感的奶制品分离程序的最佳技术。这是生产特殊分离过程的方法，安在低温或环境温度下有物性改变。这在更广泛的使用中有数项基本技术：

• 反渗透是一种有效率的脱水处理程序，经常用于蒸发之前的奶制品或食物流的预浓缩。
• 纳滤可以实现非常特殊的分子重量分离，用于水解蛋白，浓缩糖，以及奶制品的脱灰。
• 超滤用于浓缩和净化中等到高等分子重量成分，诸如奶制品蛋白质，碳水化合物以及酶。
• 双效过滤经常与超滤一起用于附加产品的分离，使用水注入来去掉可溶解物质或洗去低分子重量的材料。
• 微滤从奶中去除细菌和孢子，分离悬浮颗粒，分馏乳蛋白，并分离清洁的化学物质。

分离用的膜由不同的物质组成，并带有典型奶制品应用的最普通的卷式膜。卷式膜应用于其中含有最少或无悬浮固体的流体中。湍流对堵塞有阻止作用，因此典型用于悬浮固体或含纤维成分的流体。孔状纤维聚合膜有极高的存储密度，并开放了用于来自渗透侧的低固体液体反流的理想管道设计。对于pH值，温度的极端情况下的高强度和高抵抗力，陶瓷或不锈钢的膜是可选择的材料。陶瓷膜经常用于去除细菌与孢子的微过滤。

奶制品工业的膜分离的典型应用包括：

• 高品质的乳清蛋白精华 （WPC）以及乳清蛋白分离物 ( WPI )的产品。
• 在奶酪生产以前，奶的蛋白质实现标准化以增加收益。
• 乳清浓缩和去矿物质来减少能量消耗。
• 减少从蒸发器冷凝物和渗透物载入的BOD/COD, 来节约废水处理的花费。
• 盐水清洗
• 奶或乳清的细菌以及/或孢子的去除。
• 定点清洗（CIP）以及/或酸的循环利用与再使用。

选择的清洗

清洁是乳处理的一个非常重要的部分，因为乳容易酸败，生产出毒素和细菌。由于乳流的本质，加工工场会弄脏，每天必须进行清洁。复杂生成的产品可能来自于有机乳流，这使清洗变得困难。奶制品预处理卷式是为了使污垢最小化。

典型的CIP系统要求具有正确清洗的3个因素：湍流，化学浓缩，以及高温。大多数聚合膜温度限制在50°C（122°F）。pH也有限制，因为膜材料最常使用聚酯衬垫。以高和低pH值进行水解十分容易，所以不需要浓缩化学清洗剂。膜在一定程度上受结构完整性的限制，与它们可接受的速率和湍流多少有关。所以正确清洗所需的所有三个因素都被限制。

在过去十年里，在改善清洗的难度以及允许更为温和方法处理发生了巨大的进步。用于分离以及消除与不适合的清洗相关的问题，为了正确进行清洗，需要用带酶的液体来分解污垢分子和螯合剂，在溶剂中获得被分解的产品。

在一般膜分离系统中，初始投资较低，但是由于清洗费用高，操作费用也较高。处理过程必须便于清洗，并严格遵循，极少有允许违背的情况。所以保养极其重要以确保操作员正确操作工场，清洗充分并遵守条例。

一定的膜种类可用氯进行清洗，但是许多膜是无法承受的。十年以前，膜保养公司每年都会收到大量电话。因为氯错误地放入系统中，并损坏了聚合膜。现在更为复杂，用隔离系统因而氯不能接触到聚合膜。在过去数十年里，一般的置信水平随着数量的增加而递增。

优良服务的本质

在过滤膜供应商的服务方面，一个奶制品业主应有很多期待。这可分解为四类：训练；监督/最优化；替换膜；程序检测/开发/设计……

训练: 当一个膜处理程序首先被引进一个工场时，操作人员通常对处理参数和操作差不多没有知道的。过滤保养公司的最初保养要求对于监督人员和工场操作人员都在培养中。对于膜分离系统的可靠性能，一贯的操作绝对重要。由于所有者不能对工场的每个处理环节进行微观处理，一个好的服务公司像第二只眼。保养技术人员定期追踪访问，将会加强培养和纠正任何操作人员可能产生的坏习惯。

典型的，当奶制品管理决定实行膜过滤处理程序，膜供应商会设计系统，也会为制酪业安装或者对室内安装进行监督。作为启动辅助的一部分，保养公司会训练操作人员进行最有效的操作。一旦系统启动并开始操作，膜供应商的技术代表应该在程序进行检查后一到三个月后停止。保养人员技术人员经常发现操作人员已经忘了培训过程中的一些重点或产生了对分离有反作用的坏习惯。不正确的程序越快被识别和纠正，对结果最优化越有好处。即使是多年的处理程序，定期拜访保养公司以确保正确操作。

&最优化: 正确的制酪分离程序的操作会延长膜寿命。持续使用膜会逐渐磨损，在某种程度上最终产品质量不够好。例如，在奶制品蛋白质的浓缩中，蛋白质第一天可能保留到99.5％。在一或两个星期后，下降到99.4％，直到必须更换膜。更换的要点取决于蛋白质的价值。当失去的蛋白质累积到新的膜的消耗量时，经济方向来改变他们。更换膜的决定要靠特殊的制酪程序，产品的价值，影响标准以及可能也影响其他因素。

“我们与GEA过滤系统一起工作，以决定更换膜的时间。”据加利福尼亚Hilmar的Hilmar奶酪公司VP操作的Rick Keepermick说。“这显然是团队的努力。”

制酪管理经常造成更换膜的决定。但是有时经理会尝试延迟更换的花费，只要不考虑有价值的产品损失的经济结果。一个优良的膜保养公司会在经济分析和平衡利益损失与膜费用方面对制酪业有帮助。这对制酪希望得到的利益最大化是无价的好处。

更换膜: 如上述所列，有机膜用于分离，寿命有限，并需要定期更换，通常一年一次或两次需要处理率和环境。保养技术人员处理特殊的奶制品越有经验，在需要新的膜时，越了解更换历史和预见。一个好的保养公司会储备足够的膜从而在需要时可供使用。

在膜特殊的失败例子的情况下，例如，如果一个聚合膜清洁不正确或处于极端的条件下，快速工艺对保持工场操作而言是重要的。“更换速度的保养对我们极其重要，” Middlebury, Vermont 的Aqri-Mark/Cabot奶酪工场的Larry Wintle说。“有时候没有迹象表明膜会损坏。他们只是让一切突然的情况消失。”我们需要膜供应商非常快速地为我们获得。

保养公司可能在一个中心储藏地采购替换膜，与生产商交运货物，甚至在战略客户地保持替换膜，只是为了以防万一。对任何供应膜的公司而言，快速更换应该应该置于一个最高优先权，最好的供应商在run of研磨膜生产商数天前，已经向其客户提供替换品。

程序检测，开发&设计: 顶级膜供应商经常在程序开发阶段和客户一同工作。一个奶产品或其他食物程序员可能希望从处理流体中分离出一个特殊的成分，由于有价值的功能特质。导向测试会决定怎么分离出特殊成分的最佳办法。一个新的膜供应商拥有处理工程的专门技术，被应用中心和试验工场工具补充来帮助客户学习尽可能多的，包括复合物在内。租用的试验工场的可以直接寄到客户地以建立分离数据。通常的过程是用一个小的试验单元开始，来反映不同膜的可行性，并且一旦决定了膜的最佳类型，则要对一个单元进一步检测其特殊性，膜类型会精炼程序参数。

当客户不带检测要求，看着一个已经建立的程序，，供应商的程序工程师会设计一个工场，并在容量和产品质量的基础上提出建议。

最优化操作的保养

保养程序有许多，膜公司也有许多，但是最好的服务来自于有专门程序技术的供应商。和膜生产公司不同，懂得原材料科学和生产技术，而非处理应用的人，膜过滤公司应该使加工设计能力的广泛使用。不要和任何单独的生产商联系，这些公司有强大的知识银行，包括膜和程序应用。他们能进行测试并设计系统，为了进行分离要用最好的可以实际应用的技术。

保养选项最好的描述方式即看一个特殊的离子。GEA过滤在交流膜过滤体系中是一个世界的领先者，已经在三个保养水平上建立了膜保养项目，它被设计为满足任何乳品业或其他使用膜过滤技术的处理机的需要。三个保养水平分别是膜替换计划，膜维修协议以及膜维护项目。

膜更换计划 极其简单地以一个具有竞争力的价格来供应加强处理特性的膜。大量膜储存以及非常快的更换时间是关键成分。这个计划对于客户来说是极有价值的，因为GEA过滤是世界上最大的膜供应商之一。公司和所有主要的膜生产商有关系，并且能够对其购买力起到杠杆作用，而其价格是最好的，使生产商的授权最大化。程序包括偶尔拜访GEA极有经验的维修技术人员，他们的建议和劝告常常能够帮助客户改善利润水平。这一计划对任何奶制品都适用，甚至那些最初从供应商那里购买的

膜维修协议是 GEA过滤公司的中等水平的保养。保养技术人员和工程师通过审核操作程序以及对所有工场内过滤系统的最佳操作提出建议，来协助客户。客户获得了膜更换计划的所有好处，附加的定期服务访问，这有助于操作的最优化，以及使程序操作顺利，并处于效率高峰。为了任何需要，客户也已经有权使用GEA过滤公司的设计与程序工程组。

膜维护工程 属于保养顶级水平。一个客户签署一份一段期限的合同，期限通常为3年，并为了程序监测及所有需要的膜支付每月的费用。一个专注的保养技术人员确保所有膜和程序系统处于绝佳的形态并正确操作。通过个人访问的持续观察和上报数据，保养技术人员获得了所需的信息以使替换时间最佳化，即替换膜被提供的时间。如果有任何问题，给保养技术人员打电话可得到暂时的帮助。

“在Hilmar我们都是长期关系。我们认为这是我们生意的整体部分，以及我们是如何发展的。”一个膜维护工程客户Kaepernick说。“我们把GEA过滤公司的人作为伙伴一起工作。信任是一个大问题。我已经知道如果发生什么问题，GEA就会解决。并且他们的交货做得非常，非常好。”

膜维护工程对客户来说有大量主要的优点

专用保养技术是GEA过滤公司能够提供那么多等级的定制保养的原因。他们主要的工作是在工场之间进行传播，维护设备以及维护设备膜维护或其他保养协议。这些永久性人员是受过训练的专家，在保养膜分离系统中，每个受到充分训练需要10到15年。他们每天用膜分离系统工作，承载膜，训练操作人员，观察程序记录，以及和客户保持联系。他们是高度有经验的人员，因此可以通过简单地从过滤器观察一个膜来诊断最常见的问题。保养技术人员也懂得管理机构需要和报告。他们甚至拥有关于程序控制系统的知识，包括功能如何逻辑化。

有实践技术背景的所有GEA过滤保养技术人员，拥有技术，常识，传递能力和技术思想，这使他们可以进入工场并诊断问题。每个保养技术人员负责一个专门的地区，以及在那个地区和客户建立工作关系。

保养技术是由Wisconsin州Hudson的GEA过滤公司总部的一个大型程序工程部门支持。如果问题不一般，程序工程部分是一个资源。工程师会询问详细的问题来查明问题，甚至在必要时去现场拜访。这个部门也负责开发，程序设计，以及在试验工场数据基础上测定新系统。他们推荐便携式试验工场以在需要的客户地进行测试。

工程，设计，装配，以及膜过滤系统的安装都是极其重要的。但是日常的操作，维护以及系统保养是维持奶产品所有者利润的关键。