CIP-OPTIMIERUNG FÜR MEMBRANFILTRATIONSANLAGEN
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Membranfiltrationsanlagen trennen oder konzentrieren Stoffe ohne thermischen Stress. Das Verfahren wird hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um etwa Milchprotein- oder Fischkollagenisolate herzustellen. Bisher war die Reinigung der Anlagen energie- und wasserintensiv: Verschiedene chemische Reinigungsmittel werden eindosiert, eine bestimmte Zeit im Kreislauf gepumpt und anschließend mit Wasser ausgespült.
Um weniger Wasser zu verwenden, nutzt Smart Filtration Flush hingegen Sensoren, die ständig die Permeatqualität des Wassers beim Spülen messen. Statt vorab Spülintervalle und Wassermengen pauschal festzulegen, stoppt die Software den Prozess wesentlich früher, sobald der Hygienegrad erreicht ist und die Reinigungsmittel ausgeleitet sind. Je nach Anlagenart, -größe und Wassereigenschaften reduzieren Betreiber den Frischwasserbedarf dadurch um bis zu 50 Prozent.
„Eine typische Molkeproteinkonzentration besteht aus zwei bis vier aneinander geschalteten Filtrationsanlagen, die nicht selten mehr als 100.000 Liter Wasser pro Reinigungsdurchlauf benötigen“, gibt Nils Mørk, Innovationsingenieur für Membranfiltrationen bei GEA, ein Beispiel. „Unsere Tests zeigen, dass wir in solch großen Anlagen bis zu 50.000 Liter Wasser pro Reinigung sparen, in kleinen Produktionen 500 bis 700 Liter pro CIP.“
Zudem gilt: Wer weniger Wasser in den Prozess leitet, muss auch weniger Abwasser entsorgen. „Viele Hersteller können ihre Filtrationsanlagen nur sukzessive reinigen, weil die Spülung von Filtrationsanlagen oft die Leitungskapazität übersteigt“, so Mørk. „Das birgt ein potenzielles Sicherheitsrisiko für das Personal und kann den Produktionsbereich kontaminieren. Mit Smart Flush eliminieren wir den Wasserdurchfluss bei Spitzenlast, weil wir die Druckschwankungen in der Wasserversorgung und das Überlaufen der Abflussleitungen deutlich reduzieren.“
Das zweite Software-Modul Smart Filtration CIP bewirkt, dass die Pumpen pulsierend und nicht durchgängig betrieben werden. Dadurch verbrauchen sie bis 50 Prozent weniger Strom während des CIP-Prozesses. Üblicherweise gilt, dass durch große Scherkräfte, also mechanisches Waschen mit starkem Spülstrom, die beste Reinigung erzielbar sind. Dafür ist während der CIP-Schritte der maximal zulässige Druckabfall über die Membranen nötig – mit entsprechend höherem Energieverbrauch. GEA bricht hier mit der ineffizienten Praxis, ohne die Wirksamkeit zu verlieren.
Tests bei verschiedenen Membrananlagen belegen, dass die Reinigungswirkung auch dann gegeben ist, wenn die Pumpe nur in kurzen Intervallen betrieben wird, sofern Zeit, Temperatur und Konzentration der Chemikalien konstant gehalten werden. „Was wir von Waschmaschinen kennen – Kleidung in der Trommel drehen, in Intervallen anhalten, das Reinigungsmittel wirken lassen – übertragen wir auf Membrananlagen“, erklärt Mørk. Im direkten Vergleich mit Anlagen im Standardpumpenbetrieb unter Volllast würden kleine Produktionsanlagen mit Smart Filtration CIP fünf bis sieben Kilowattstunden pro Reinigung einsparen, so der Filtrationsexperte. Große Filtrationsanlagen benötigten dank dieser Innovation 60 bis 100 Kilowattstundenweniger elektrische Energie pro CIP-Prozess.