Катионный обмен: R – H⁺ Na⁺ + Cl^– — R – Na + H⁺ + Cl^–

Анионный обмен: R – OH + H⁺ + Cl^– — R – Cl + H₂O

Через ионообменную колонну пропускают различные жидкости в следующем порядке:

• Экстракция (через колонну после регенерации может быть пропущен 10–15-кратный объем сыворотки по отношению к объему смолы)

• Регенерация

• Вытеснение сыворотки

• Промывание

• Заливка раствора для регенерации

• Промывание водой.

Ионообменные колонны часто изготавливают из мягкой стали, покрытой резиной, чтобы избежать проблем, связанных с коррозией. Для анионного обмена используются колонны конической формы, чтобы набухание смолы при переходе из формы свободного основания в форму соли проходило нормально. Противоток часто используется для регенерации катионообменной смолы. Это означает, что если сыворотка проходит через колонну сверху вниз, то регенерация происходит снизу вверх. Таким образом, на 30–40% снижается расход регенерирующих химикатов, но это происходит за счет более сложной конструкции. Установка может быть легко автоматизирована. Для непрерывной обработки сыворотки необходимо использовать 2 или 3 параллельные ионообменные системы. Продолжительность нормального цикла составляет 6 часов, 4 из которых необходимы для регенерации.

Таблица 15.6

Содержание катионов в сладкой и кислой сыворотках

Производственные ограничения

Сыворотка – это жидкость с высоким содержанием солей, что уменьшает срок работы между регенерациями. Это также означает большой расход регенерирующих химических реагентов и высокое содержание солей в отработанной жидкости, включающее удаленные минеральные вещества и избыток регенерирующих химических реагентов. Расход промывочной воды также значителен. Особенно при вымывании излишка гидроксида натрия из слабоанионной смолы. Потери сывороточных белков в колоннах происходят также вследствие денатурации/абсорбции. Это вызвано значительными колебаниями уровня рН в сыворотке во время процесса ионного обмена. Потребление восстанавливающих химических реагентов составляет 60–70% от стоимости производства. Процесс предназначен для деминерализации до уровня 90%, но можно обеспечить любую степень деминерализации при использовании системы обвода.