Hintergrundinformationen zur Vortragsreihe "FEI-Highlights": Mai 2022

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Mit IGF ressourceneffizient filtrieren und reinigen: Einsatz pulsierender und alternierender Strömung am Beispiel der Magermilch-Mikrofiltration
(AiF 57 EWN)

• Zum Hintergrund

  
  Bei der Verarbeitung von Milchprodukten setzen sich proteinhaltige Ablagerungen schnell an Membranen fest und reduzieren so erheblich die Filtrationsleistung. Dieses Phänomen der Deckschichtbildung wird in der Lebensmittelindustrie auch als Fouling bezeichnet. Die dadurch häufig notwendigen und aufwändigen Reinigungsvorgänge unter hohem Einsatz von Chemikalien sind zeit- und energieintensiv.
  
  Üblicherweise wird die Cleaning-in-Place (CIP)-Reinigung von Membranen, ebenso wie das Filtrieren selbst, im Crossflow-Modus durchgeführt. Um beim Filtrieren das Fouling zu verringern und damit den gesamten Prozess effizienter zu machen, wurde bereits in dem vorangegangenen IGF-Projekt AiF 31 EWN eine Filtrationsanlage konzipiert, die in der Lage ist, eine Suspension nicht nur – wie üblich – kontinuierlich entlang einer Membran zu pumpen, sondern die Strömung variieren kann: durch Pulsation sowie durch eine alternierende Strömung mit Strömungsumkehr. Es wurde untersucht, ob durch pulsierende sowie durch alternierende Querströmung der zu filtrierenden Suspension die Deckschichtbildung vermindert werden kann und wie hoch die Effekte der verschiedenen Strömungsmodi sind. Dabei konnten positive Effekte auf die Filtrationsleistung beobachtet werden.
  
  Im Rahmen des kurz vor dem erfolgreichen Abschluss stehenden Vorhabens AiF 57 EWN wurden die alternativen Strömungsformen auf ihr Potential zur Verbesserung der Reinigungseffizienz im Anschluss an die Magermilch-Mikrofiltration hin untersucht; ebenfalls konnten diverse weitere Einflussfaktoren identifiziert werden. Zusätzlich wurde eine Möglichkeit zur Umsetzung pulsierender Strömung in Industriemodulen entwickelt und die Ergebnisse auf diese übertragen.
  
  Ziel des Vorhabens ist es, die unterschiedlichen, in der Membrantrenntechnik neuen Strömungskonzepte zur Erhöhung der Reinigungseffizienz scale-up-fähig zu entwickeln und zu bewerten und damit den Bedarf an Ressourcen wie Zeit, Energie und Chemikalien während der Reinigung zu reduzieren.
  
  Von diesen neuen Ansätzen in der Crossflow-Filtration und -Reinigung profitieren Membranhersteller und Firmen des Anlagenbaus sowie darüber hinaus alle Unternehmen aus der Lebensmittel- und der Pharmaindustrie, die dieses Membrantrennverfahren einsetzen, durch eine höhere Wertschöpfung. Da insbesondere auch die Einsparung von Energie im Fokus steht, kann damit auch ein nennenswerter Beitrag zur Energiewende geleistet werden.
  
  Die Essenz der Ergebnisse aus dem kurz vor dem Abschluss stehenden Vorhaben sowie den weiteren Forschungsbedarf hat Christian Kürzl, der derzeit bei Prof. Dr. Ulrich Kulozik promoviert, im Rahmen seines Vortrags vor 87 Teilnehmerinnen und Teilnehmern vorgestellt.