GEA halbiert den Wasser- und Stromverbrauch für CIP in der Membranfiltration

Mit zwei neuen digitalen Tools reduziert GEA den Wasser- und Stromverbrauch bei der Reinigung von Membranfiltrationsanlagen um bis zu 50 Prozent. Das Software-Duo GEA Smart Filtration CIP und GEA Smart Filtration Flush greift automatisch in CIP-Prozesse (Cleaning-in-Place) ein, indem es die Pumpen pulsiert und die Membranen einzeln und entsprechend der Wasserqualität in Echtzeit spült.

Bis zu 50 Prozent weniger Wasser beim Spülen Membranfiltrationsanlagen trennen oder konzentrieren Stoffe ohne thermische Belastung. Membranfiltration wird vor allem in der Lebensmittelherstellung – auch bei neuen Lebensmitteln – und in der Milchverarbeitung eingesetzt. Gängige Produktbeispiele sind Milchprotein und Fischkollagenisolate. Bisher war die Reinigung dieser Geräte energie- und wasserintensiv und erforderte drei bis vier einzelne Reinigungsschritte mit unterschiedlichen chemischen Reinigungsmitteln, die über eine bestimmte Zeitspanne durch das Gerät gepumpt und zirkuliert werden mussten, bevor es mit Wasser ausgespült wurde.

Im Gegensatz,GEA Smart Filtration Flush Mithilfe von Sensoren wird während des Spülvorgangs ständig die Permeatqualität des Wassers gemessen und so der Frischwasserbedarf reduziert. Das Voreinstellen von Gummispülintervallen und Wassermengen entfällt, da die Software den Prozess stoppt, sobald das erforderliche Hygieneniveau erreicht ist und die Reinigungsmittel ausgetragen werden. Abhängig von der Art und Größe der Anlage sowie den Wassereigenschaften können Betreiber ihren Frischwasserbedarf um bis zu 50 Prozent reduzieren.

Wassersparende CIP-Optimierung, verkleinerte CIP-Infrastruktur „Ein typischer Molkenproteinkonzentrationsprozess erfordert zwei bis vier in Reihe geschaltete Filtrationsanlagen. Dieser Aufbau kann pro Reinigungszyklus mehr als 100.000 Liter Wasser erfordern“, erklärt Nils Mørk, Forschungs- und Entwicklungsingenieur für Membranfiltration bei GEA. „Heute wissen wir aus Anlagentests, dass wir bei so großen Anlagen durchaus bis zu 50.000 Liter Wasser pro Reinigung und bei kleinen Produktionen 500 bis 700 Liter pro CIP einsparen können.“

Wenn außerdem weniger Wasser in den Prozess eingespeist wird, verringert sich die Menge an Abwasser, die eingeleitet werden muss. „Viele Hersteller können ihre Filtersysteme nur sukzessive reinigen, da die Spitzendurchflüsse beim Spülen von Filteranlagen häufig die Kapazität der Rohrleitungen überschreiten. Das kann ein potenzielles Sicherheitsrisiko für das Personal darstellen und zu Verunreinigungen im Produktionsbereich führen. Mit Smart beseitigen wir dieses Problem des Spitzenwasserdurchflusses.“ Spülen, weil wir Druckschwankungen in der Wasserversorgung deutlich reduzieren und das Überlaufen von Abflussleitungen reduzieren können.“

Bis zu 50 Prozent weniger Energie dank pulsierender PumpenDas zweite Softwaremodul,GEA Smart Filtration CIP ist ein Softwaremodul, das die Reinigungseffizienz reguliert. Dadurch arbeiten die Pumpen pulsierend und nicht kontinuierlich. Dadurch verbrauchen die Pumpen beim CIP-Prozess bis zu 50 Prozent weniger Energie. Traditionell wurden die besten Ergebnisse durch die Reinigung mit hohen Scherkräften (z. B. mechanisches Waschen mit starkem Spülstrom) erzielt. Dieser Ansatz bedeutete, dass während des CIP-Prozesses der maximal zulässige Druckabfall über die Membranen ausgeübt wurde – was einen viel höheren Energieverbrauch mit sich brachte. GEA Smart Filtration CIP bricht mit dieser ineffizienten Methode, ohne an Wirksamkeit zu verlieren.

Das Waschmaschinenprinzip Tests, die GEA an verschiedenen Membrananlagen durchgeführt hat, belegen, dass der gleiche Grad an hygienischer Reinigung auch dann erreicht wird, wenn die Pumpe nur in kurzen Intervallen läuft – vorausgesetzt, Zeit, Temperatur und Chemikalienkonzentration bleiben konstant. „Unsere Methode, die jetzt auf Membrananlagen angewendet wird, spiegelt die Grundprinzipien wider, die bei Waschmaschinen erfolgreich angewendet werden: Die Wäsche wird bewegt, gefolgt von Ruhepausen, damit das Reinigungsmittel seine Arbeit tun kann“, erklärt Mørk.

Im Vergleich zu Anlagen mit Standardpumpenbetrieb bei Volllast würden kleine Produktionsanlagen mit GEA Smart Filtration CIP zwischen 5 und 7 Kilowattstunden pro Reinigung einsparen. Große Filtrationsanlagen würden dank dieser Innovation 60 bis 100 Kilowattstunden weniger elektrische Energie pro CIP-Prozess benötigen.