Reinigung von Filtrationssystemen mit Spiralwickelmembranen mit weniger Chemikalien
Neue Möglichkeiten zur Optimierung der CIP (Cleaning in Place) – ohne Kompromisse bei der Lebensmittelsicherheit
Die Membranfiltration ist eine der wichtigsten Technologien bei der Herstellung von laktosereduzierten Produkten, proteinreichen Produkten, pflanzenbasierten Alternativen für milchbasierte Produkte, Babynahrung und vielen weiteren Lebensmitteln.
Die effektive Reinigung der Filtrationssysteme ist dabei ein wichtiger Produktionsaspekt, denn nur so kann höchste Lebensmittelsicherheit gewährleistet werden. Auch Nachhaltigkeit spielt eine wichtige Rolle.
Ein kürzerer, optimierter Reinigungsprozess der Membranfiltrationssysteme kann einen wesentlichen Unterschied machen – für das Geschäftsergebnis und für die Umwelt. Ein kürzerer Reinigungsprozess ermöglicht nicht nur eine längere Produktionszeit. Er erhöht auch die Lebenszeit der Membranen, da die Reinigung den größten Verschleiß verursacht.
„Es ist jetzt möglich, die Reinigungszeit durch eine geringere Anzahl von Prozessschritten zu verkürzen. Das liegt teilweise daran, dass inzwischen neue und noch fortschrittlichere enzymbasierte Reinigungsmittel auf dem Markt erhältlich sind. Das genaue Verfahren hängt davon ab, welche Anwendungen auf dem Membranfiltrationssystem ausgeführt werden“, sagt Jacob Jacobsen, Application Technologist bei Tetra Pak.
Bei der Reinigung von Membranen verlängern Enzyme im Vergleich zu Chemikalien wie Chlor die Membranlebenszeit im Allgemeinen erheblich – und das ist nur ein Vorteil.
Enzyme oder Chemikalien?
In einigen Ländern und Molkereien werden Chemikalien wie Chlor nach wie vor für die Reinigung von Membranfiltrationssystemen bevorzugt, hauptsächlich aufgrund von traditionellen und wirtschaftlichen Aspekten.
Chemikalien wie Chlor und Wasserstoffperoxid spalten Proteine auf und haben gleichzeitig eine desinfizierende Wirkung. Enzyme spalten Proteine in kleine Stücke und entfernen Fouling. Sie sind jedoch nicht desinfizierend. Allerdings müssen Membranen nur in Ausnahme- und Problemfällen desinfiziert werden.
Früher wurde Chlor in großem Umfang zur Reinigung von Membranen eingesetzt, da es kostengünstig ist, Proteine aufspaltet und Bakterien wirksam entfernt.
„Unsere umfassende Erfahrung zeigt, dass Chlor die Lebensdauer der Spiralwickelmembranen reduziert und zudem schädlich für die Umwelt ist. Es lässt sich auch schwieriger dosieren, da es während des Reinigungsprozesses verbraucht und deswegen ständig nachgefüllt werden muss. Darüber hinaus können nach der Verwendung von Chlor möglicherweise minimale Rückstände des Reinigers in den folgenden Produktionschargen nachgewiesen werden“, erklärt Jacob Jacobsen.
Enzyme haben Chlor in weiten Teilen der Welt mittlerweile als bevorzugtes Reinigungsmittel abgelöst. Sie sind umweltfreundlicher, bauen Proteine effektiv ab und verlängern im Vergleich zu Chlor die Lebensdauer der Membranen erheblich. Darüber hinaus lässt sich die Reinigungszeit mit Enzymen besser vorhersagen – und sie lassen sich leichter dosieren. Die Aktivität der Enzyme wird durch die Verwendung von Säure im folgenden Reinigungsschritt komplett gestoppt. Membranen, die höheren Temperaturen und höheren/niedrigeren pH-Werten standhalten können, haben es auch einfacher gemacht, die Nutzung von Chemikalien nach und nach einzustellen.
Die genaue Dosierung von CIP-Chemikalien ist einer der wichtigen Aspekte bei der nachhaltigeren Reinigung von Filtrationssystemen mit Spiralwickelmembranen.
Wasser wiederverwenden, Energie sparen
Eine kürzere und effizientere CIP-Reinigung sorgt nicht nur für eine längere Produktionszeit und einen niedrigeren Energieverbrauch, sondern auch für weniger Wasserverbrauch. Und es kann noch mehr Wasser eingespart werden.
„Viele große Molkereien reinigen das überschüssige Permeatwasser, das aus der Filtration von Milch und Molke stammt, mit einem zusätzlichen Filtrationssystem, einem sogenannten Umkehrosmose-Polisher. Dieses Wasser wird dann für die Reinigung wiederverwendet. Der Wasserverbrauch kann so drastisch gesenkt werden, ein Faktor, der aufgrund der zunehmenden Wasserknappheit in Molkereien auf der ganzen Welt eine immer wichtigere Rolle spielt. Sogar kleine Molkereien können einen Polisher effektiv nutzen“, sagt Jesper Kjeldal, Senior Sales Manager, Tetra Pak.
Es wird auch an neuen Methoden zur Rückgewinnung der Wärme aus dem Reinigungswasser gearbeitet.
„Wenn wir ein Membranfiltrationssystem spülen, verwenden wir 10 °C kaltes Leitungswasser oder Wasser aus dem Permeat-Tank des Polishers. Es wird für die Reinigung etwa 10 Minuten lang mit Dampf auf 50 °C erhitzt. Die Wärme des ablaufenden Spülwassers kann verwendet werden, um das kalte Spülwasser im Zulauf zu erhitzen“, sagt Jesper Kjeldal.
Auf diese Weise wird die Wärme nicht einfach in die Kanalisation geleitet und geht verloren, sondern kann als Heizmedium für das kalte Spülwasser verwendet werden. Durch die Reinigung mit vorgewärmtem Wasser wird ein effizienterer und kürzerer Spülvorgang sichergestellt. Die eingesparte Erhitzungszeit kann wiederum als Produktionszeit genutzt werden.