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Membranfiltration mit Zukunft

Die Membranfiltration ist in der Milch- und Getränkeindustrie weit ­ver­breitet. Zukünftig soll sie auch in Prozessen eingesetzt werden, in denen traditionell andere Verfahren verwendet werden.

von Alimenta Import

Obwohl die ersten Versuche mit natürlichen Membranen bereits im 18. Jahr­hundert durchgeführt wurden, dauerte es lange, bis die Membranfiltration industriell eingesetzt wurde. Gemäss Martin Hübner, ­Tetra Pak Schweiz, gab es 1972 weltweit nur drei Fabriken, welche die Ultrafiltration zur Molkegewinnung einsetzten. Knapp 30 Jahre später, im Jahr 2000, war der Umsatz mit Membrantechnologie im Nahrungsmittelbereich bereits bei 600 Millionen Dollar, und der Markt wuchs und wächst stetig weiter.

Traditionell wird die Membranfiltration in der Getränke- und Milchverarbeitung eingesetzt. HF-Finnatec und Tetra Pak stellen hauptsächlich Anlagen für die Milchverarbeitung her, während Bucher Processtech sich auf Anlagen zur Klärung von Fruchtsäften (insbesondere Kernobst-, Beeren- und Gemüsesäfte, in geringerem Umfang auch Zitrussäfte) kon­zentriert. Mit der Weiterentwicklung der Mem­brantechnik ergeben sich laufend neue Anwendungsgebiete. Bucher Vaslin in Frankreich stellt zum Beispiel Anlagen zur Klärung von Wein her, während die GEA Wiegand GmbH unter anderem Anlagen für die Protein­an­reicherung (zum Beispiel Weizen, Soja), zur Herstellung von Gelatine und tierischen Protein­hydrolisaten sowie zur Aufbereitung von CIP-Reinigungslösungen herstellt.

Trend Richtung Prozesswasseraufbereitung
Rudolf Lauper von HF-Finnatec stellt fest, dass sowohl bei den Anbietern der Membranfiltrationsanlagen als auch bei den ­Anwendern in den letzten Jahren viel Erfahrung gesammelt wurde und sich die Membranfiltration in den letzten 20 Jahren in der Industrie etabliert hat. Bei der Vielseitigkeit der Anwendungen sieht er die Membranfiltration noch am Anfang und mit viel Potenzial zur Weiterentwicklung, insbesondere in der Herstellung von traditionellen Frischmilchprodukten, in der die Membranfiltration bisher kaum eingesetzt wird. Bei den Filtern selbst erwartet er eine Weiterentwicklung zu zuverlässigeren Filtern, wodurch neue Anwendungen möglich werden. Speziell erwartet er eine Weiterentwicklung der Keramikfilter, welche sehr empfindlich auf Stösse und Temperatursprünge reagieren.
Gemäss Martin Hübner von Tetra Pak bietet die Membranfiltration hervorragende Möglichkeiten zur höheren Wertschöpfung der Milch: Sie kann selektiv in ihre Bestandteile zerlegt werden und diese können einzeln weiterverarbeitet werden.

Jedoch können nicht nur Lebensmittel mittels Membranfiltration gewonnen oder ver­edelt werden. Die Membranfiltration wird auch zur Abwasserreinigung eingesetzt. Einig sind sich die vier Hersteller darin, dass eine Weiterentwicklung und Zunahme bei der Aufbereitung von Prozess-, Reinigungs- und Spülwasser zu erwarten ist.

Christoph Selinger von GEA Wiegand sieht ­einen Trend zu neuen Anwendungen nicht nur in der Lebensmitteltechnologie, sondern auch in der Chemie und Feinchemie. Für die Gewinnung von Wertstoffen und den Rückhalt von Mikroorganismen aus Fermenta­tionsprozessen eignen sich Membran­an­lagen ideal. Weitere Anwendungen findet man bei der Herstellung von Bier, funktionalen Geträn­ken, aber auch in der Zucker- und Stärke­industrie, die sich zum Lieferanten von Chemie­rohstoffen weiterentwickelt.
Edgar Zimmer von Bucher Processtech hin­gegen sieht Potenzial im Einsatz von ­Mem­bran­filtrationsanlagen zur kontinuierlichen Gegenstromfiltration von flüssigen Stoff­strömen, zum Beispiel zum Auswaschen von ­Salzen, Zuckern und Farbstoffen.

Knackpunkt Reinigung
Da es sich bei der Membranfiltration für viele Molkereien und Käsereien um eine neue Technologie handelt, müssen die Anwender entsprechend geschult werden. Als kritisch ­erachten Tetra Pak und HF-Finnatec dabei die Reinigung der Anlage und die Optimierung der Standzeiten. Die Reinigung der
Anlage muss vom Endkunden in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer und dem Reinigungsmittellieferanten optimiert werden.

Die Standzeiten zwischen den Reinigun­gen sind besonders kritisch, da eine unzu­reichende Reinigung nicht sofort erkennbar ist sondern sich schleichend bemerkbar macht. Ebenso ist bei einer Änderung der ­Reinigung nicht eine schlagartige Verbesserung zu erwarten, sondern eine langsame, ­stetige Verbesserung. Die Optimierung der Standzeit zwischen den Reinigungen ist eine Gratwanderung. Aus finanziellen Gründen wird eine möglichst lange Standzeit angestrebt, welche aber keine Beeinträchtigung der Leistung oder der Qualität des Produkts nach sich ziehen soll.

GEA Wiegand weist darauf hin, dass der optimale Filtertyp für die Anwendung ermittelt werden muss, das heisst, die Anlagen müssen auf die gewünschte Anwendung ausgelegt werden, da ansonsten das Filtrations­ergebnis nicht den Erwartungen entspricht. Tetra Pak weist darauf hin, dass die Vorbehandlung (zum Beispiel Wärmebehandlung) des zu filtrierenden Guts ebenfalls wichtig ist für ein optimales Filtrationsergebnis. Eine weitere Schwierigkeit sieht Bucher Processtech in den teilweise stark schwankenden Leis­tungen bei sich verändernder Filtrierbarkeit. Als problematisch erachten sie auch die vollständige Regenerierung des Reinwasserstroms durch die Reinigung, insbesondere bei der Entwicklung von neuen Anwendungen.