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Processi a Membrana per l’industria alimentare: Concentrazione del siero di pomodoro, trattamento di reflui del settore saccarifero.

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Processi a Membrana per l’industria alimentare: Concentrazione del siero di pomodoro, trattamento di reflui del settore saccarifero.

Il presente rapporto descrive quel complesso di attività del progetto ELTEC-DEMOELEC, svolte nel 2002, che hanno riguardato prove in campo e di laboratorio per valutare la fattibilità di processi innovativi a membrana, sia relativamente al trattamento di acque reflue che di fluidi di processo nell’industria agro- alimentare. In particolare sono state affrontate le seguenti tematiche: • Concentrazione del siero di pomodoro con l’impiego di membrane di osmosi inversa operanti ad elevata pressione; • recupero della frazione zuccherina presente nei melassi (by-product dell’industria saccarifera) mediante un processo ibrido a membrana che prevede gli stadi successivi di microfiltrazione ed elettrodialisi con membrane bipolari; • recupero dell’acido solforico e della soda dal refluo proveniente dalla rigenerazione delle resine a scambio ionico utilizzate per la demineralizzazione del sugo grezzo nell’industria saccarifera. In particolare per il recupero dell’acido solforico si è sperimentato un processo di nanofiltrazione, mentre per il recupero della soda si è sviluppato un processo ibrido che prevede gli stadi successivi di microfiltrazione ed elettrodialisi con membrane bipolari. Sono stati ottenuti i seguenti risultati: (a) concentrazione del siero di pomodoro con osmosi inversa Le prove sono state eseguite presso una azienda per la produzione di derivati del pomodoro, in collaborazione con l’Università di Genova, impiegando un impianto pilota CESI in grado di operare con moduli di membrana di osmosi inversa da 4” sino ad una pressione 140 bar. I risultati delle prove mostrano che, operando ad una pressione di 85-95 bar, è possibile concentrare il siero fino a 25-30 Brix, con elevati valori di reiezione nei confronti degli zuccheri (>99.4%) e della salinità (>97.6%).

I soddisfacenti valori di permeazione ottenuti, che sono rimasti pressoché costanti durante le prove, evidenziano l’assenza di fenomeni di sporcamento delle membrane. Tale dato, d’importanza fondamentale per il corretto dimensionamento del processo e una stima attendibile dei costi, va tuttavia verificato con prove di lunga durata, considerato il limitato quantitativo di siero trattato. (b) Recupero della frazione zuccherina presente nei melassi Il processo per il recupero degli zuccheri presenti nei melassi prevede un primo stadio di microfiltrazione per ottenere la chiarificazione del refluo (prove eseguite presso l’Università di Genova) seguito dall’elettrodialisi (prove eseguite presso il CESI) per la rimozione dei sali. I risultati dell’attività sperimentale indicano che operando su melasse microfiltrate con densità di 30 Brix e temperatura di 50°C, è possibile ottenere un prodotto con un quoziente di purezza di circa l’80%, potenzialmente riciclabile nello stadio di cristallizzazione del processo di produzione dello zucchero. La corrispondente spesa energetica è di 0.15-0.20 kWh/kg di zucchero recuperato. Un’analisi preliminare dei costi indica che, anche da un punto di vista economico, il processo si presenta fattibile (costi di esercizio inferiori a 0.02 €/kg di zucchero). Le suddette conclusioni vanno tuttavia confermate con prove di cristallizzazione del melasso purificato, in cui si verifichi la resa effettiva del processo (effetto delle impurezze sulla velocità di cristallizzazione). (c) Recupero di Soda da soluzioni di rigenerazione delle resine anioniche Il processo per il recupero della soda dalle soluzioni di rigenerazione delle resine anioniche prevede un primo stadio di microfiltrazione per ottenere la chiarificazione del refluo (prove eseguite presso l’Università di Genova) seguito dall’elettrodialisi con membrane bipolari per il recupero della soda (prove eseguite presso il CESI). I risultati dell’attività sperimentale indicano che operando su soluzioni microfiltrate è possibile recuperare una soluzione di soda al 4% con una resa faradica di circa il 85% e un consumo di circa 2.1 kWh per Kg NaOH. La contaminazione della soda, dovuta alla non-idealità della membrana bipolare risulta trascurabile (inferiore a 50 ppm). Una valutazione economica preliminare indica che i costi di esercizio risultano circa eguali al ricavo ottenibile dal recupero della soda. Il processo potrebbe diventare competitivo nel medio-lungo termine, nel caso dovessero aumentare i costi di smaltimento del refluo legati al carico salino. (d) Recupero di acido solforico da soluzioni di rigenerazione delle resine cationiche

Le prove sono state svolte con un modulo di nanofiltrazione da 4” in un impianto pilota da laboratorio presso l’Università di Genova. I risultati indicano che, operando a 40 bar, è possibile recuperare acido solforico al 4% con portate specifiche soddisfacenti e senza fenomeni di sporcamento della membrana. Nell’acido recuperato, tuttavia, sono presenti in elevate concentrazione ioni sodio (1700 ppm) che, nel tempo, potrebbero diminuire l’efficienza del processo di demineralizzazione. Il suddetto aspetto andrebbe pertanto indagato con prove di rigenerazione in colonna che utilizza la soda recuperata.

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