Membranfiltration von Salzlake in der Käseproduktion

27.09.2017

Eine Fallstudie bei der Gmundner Molkerei Gen

Vorteile der kontinuierlichen Membranfiltration von Käselake

  • Allgemeine Standzeitverlängerung der Käselake.
  • Qualitätssicherung der Produktionsmedien hinsichtlich Kontrolle und Reduzierung des Keimgehalts und sonstiger Störstoffe (ohne Chemie)
  • Kontrolle der Qualität des Käses
  • Optimierung der Effizienz des Salzlake-Gehalts durch Ausschleusung wirkungshemmender Inhaltsstoffe
  • Erhöhung der Salzaufnahme im Käse
  • Erhöhung der Käseproduktion
  • Reduktion der zu entsorgenden Reststoffmenge (und Entsorgungskosten) durch hohe Aufkonzentration der abgetrennte Störstoffe.

Chemische und mikrobiologische Effekte

Pantreon verwendet für die Filtration von Käselake PTFE Membranen mit einer Porengröße von 0.1 Mikron als Ergebnis von Filtrationstests an verschiedenen europäischen Standorten über einen Zeitraum von 8 Jahren. Das Ergebnis ist die 100% Abtrennung aller mikrobiologisch relevanten Inhaltsstoffe der Lake im Permeat. Dabei ist die Porengröße so gewählt, dass für jeweilige Käsequalitäten relevante Hefekulturen erhalten bleiben:

Coliforme 0 mg/l
Keime Hefe ca. 10%
Schimmelpilz 0 mg/l 

Betriebsart

Für den Langzeitbetrieb von ZELIX Filtrationsanlagen ist der kontinuierliche Betrieb gegenüber Stop and Go vorzuziehen. Um eine kontinuierliche Betriebsart zu erreichen wird die ZELIX Anlage bei der Käselake-Filtration im Bypass über einen Konzentrationstank gefahren, der auch als CIP-Behälter genutzt wird. Das Volumen des Filterbehälters der eingesetzten Type ZELIX 60-7 hat ca. 250 Liter, der Inhalt des Konzentrationstanks ist 1.750 Liter. Damit kann die Filtrationsdauer um das 7-fache im Sinne eines kontinuierlichen Betriebs verlängert werden.

 

Die ZELIX Membranfiltration wird bei der Gmundner Molkerei bis zu 10 Tage durchgehend betrieben (24h/Tag). Während dieser Zeit werden mehr als 50 m³ Käselake filtriert und als klares Permeat ohne Feststoffe und praktisch keimfrei in den Laketank zurückgeführt. Die Keimfracht wird im Konzentrationstank gesammelt. Und am Ende des Filtrationsprozesses wird der Tankinhalt von 1.750 Liter nochmals auf 550 Liter aufkonzentriert. Damit wird eine Aufkonzentrationsrate im Verhältnis von filtrierter Salzlake zu abgetrennten Störstoffen von bis zu 90:1 erreicht.

Die wesentlichen Vorteile von ZELIX im Vergleich zu anderen Filtrationssystemen für Käselake sind:

  • Nachhaltige Filtrationsleistung und hohe Aufkonzentration
  • Hohe Temperaturstabilität der Filtermodule (CIP bei 65°C)
  • Hohe chemische Stabilität der Filtermodule (CIP Reinigung mit konventionellen Reinigungs- und Sterilisationsmitteln.)
  • Hohe Flexibilität (Die ZELIX Anlage kann auf die doppelte Kapazität erweitert werden)
  • Niedrigere Investitions- und Betriebskosten (50%).
  • Geringer Betreuungs- und Reinigungsaufwand.

Allgemeine Information

ZELIX membrane system öffnet NEUE WEGE

in der Membrantechnik - für neue Anwendungen, für hohe Effizienz und Nachhaltigkeit der Filtration, auch bei hochviskosen Flüssigkeiten, hohen Konzentrationen und bei biologisch/chemisch sensiblen Inhaltsstoffen.

Ein neuer Approach für die Membranfiltration

Herkömmliche Membransysteme versuchen eine turbulente Querströmung auf Membranoberflächen durch nur EINE lineare Strömungsrichtung zu erreichen. Das erfordert hohen Energieaufwand und führt zu einer Abnahme der Intensität. (Bild 1, unten links) ZELIX membrane system mit einzigartigen, patentierten Filter-modulen auf rotierenden Ringen sorgt für hohe Scherkräfte, inten-sive und anhaltende Turbulenz auf der gesamten Membranober-fläche durch drei Strömungsrichtungen:

a) Rotationsströmung
b) Radialströmung nach außen
c) Radialströmung nach innen. (Bild 2)

ZELIX wurde unter Verwendung von CFDModellen (Computational Fluid Dynamics) entwickelt und erreicht eine extrem dynamischen Überströmung auf den gesamten Membranoberflächen.

 

Eigenschaften von ZELIX membrane system für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Herkömmliche Querstrom-Membransysteme haben in der Regel große Probleme mit viskosen Flüssigkeiten oder hohem Fett- und Proteingehalt. ZELIX membrane system bietet einzigartige Funktionen, die einen kontinuierlichen Betrieb gewährleisten.

Hochleistung: Durch die Segmentierung der Filterfläche in kleinere Module können die Drehzahlen und Drehrichtungen über die Rotorradien bei ZELIX angepasst werden. Das Prinzip des dynamic balance ermöglicht gleichmäßige Strömungsverhältnisse und hohe Leistung über die gesamte Filterfläche. Hoher Konzentrationsaustausch durch HELIX 4D: Die spezifische Neigung der Filterscheiben resultiert in eine konsekutive vertikale Tendenz von benachbarten Filtermodulen (Bild 3). Die Neigung der Filterscheiben zwingt die Strömung in vertikale Richtung, was intensiven Konzentrationsaustausch und hohe Leistung auch bei höher viskosen Flüssigkeiten und Konzentrationen bringt.

Niedriger Energieverbrauch:

ZELIX membrane system erreicht eine extrem dynamische Strömung auf der gesamten Membran-Oberfläche durch seine einzigartige - Filtertechnik, Strömungstechnik, Rotationstechnik und Helix 4D Strömungskonzept. Aber die CFD-Kalkulation lässt bei ZELIX auch Turbulenz außerhalb des eigentlichen Filterbereichs reduzieren. Das vermeidet dort überflüssigen mechanischen Stress und Energieverbrauch und erhöht die Turbulenzdynamik auf den Filterflächen. Alle diese ZELIX-Innovationen führen zu reduzierten Energie-, Service- und Betriebskosten.

Robuste und widerstandsfähige Filtermodule:

Anwendungen in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie erfordern thermisch robuste und chemisch widerstandsfähige Konstruktions- und Materialeigenschaften. Die ZELIX-Filtertechnik und die trapezoide Konstruktion der Filterscheiben erhöhen die Leistung von Membranen, optimieren das hydrodynamische Design der Anlagen, reduzieren die mechanische Belastung und reduzieren den Energieverbrauch.

Diese Eigenschaften werden durch die Verwendung von mechanisch robustem PTFE und anderen Polymermembranen mit hoher chemischer Beständigkeit stark unterstützt.

Das beweisen auch andere Anwendungen im Lebensmittelbereich, wie die Abtrennung und Aufkonzentration von Inhaltsstoffen in Prozesströmen und Abwässern in der Mayonnaise oder Margarine-Produktion etc.

Herzlichen Dank an den verantwortlichen Projektleiter der Gmundner Molkerei, Herrn Alois Pesendorfer, für Kooperation und Beitrag zu optimalen Betriebsbedingungen der Anlage.

 

Dr. Andreas Lüer
Panteon GmbH

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