Gersteinstraße 5

D-59227 Ahlen

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e-mail: sales@trubatec.com

Schwatec Membranfiltration

OFFENE MF

ENGE MF

UF

ENGE UF/NF

UO WASSER + SALZE

WASSER

ZELLERNTE

KLÄRUNG

FRAKTIONIERUNG

KONZENTRIERUNG

REINIGUNG

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= Zelle

= Kolloid

= Enzym

= Organische Säure

= Salz

= Wasser

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Membranfiltration - Prinzip

Mikrometer

(Log.- Skala)

Angstrom

(Log.-Skala)

Ungefähres

Molekulargewicht

(Saccarid-Typ -

KEINE Skala)

Trenn-

prozess

Ionen Bereich

Molekularer Bereich Makromolekularer

Bereich Mikropartikel Bereich Makropartikel Bereich

0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 1000

10 102

103

104

105

106

10 107

100 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000

2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8

Relative Größe

gängiger

Stoffe

Note: 1 Angstrom = 10 -10 Meter = 10 -4 Mikrometer

Strand-Sand

Menschl. Haar

Hefezellen

Bakterien

Pollen

Gemahlenes Mehl

Rote

Blut-

körp.

Farbpigment

Virus

Aktivkohle Lösl. Salze

Pyrogene

Metall. Ion Nebel

Albumin Protein

Atom-

durchm.

Zucker

Tabakrauch Kohlenstaub

Kolloidale Silica / Partikel

Lungenschäd.

Staub

Umkehrosmose Mikrofiltration

Ultrafiltration Partikelfiltration

< Raster-Elektronen-Mikroskop < Optisches Mikroskop < Sichtbar für das nackte Auge

PARTIKELGRÖSSE UND

FILTRATIONS-SPEKTRUM

Permeat-

rate

Zeit

Permeat

Membran

Druck

Massefluss

Tangentiale Filtration - CFF

Filtrat-

rate

Zeit

Filter-

medium

Druck Massefluss

Filtrat

Konventionelle Filtration

R=0% R=TEILWEISE R=100%

WASSER

ZUCKER

SALZE

FARBE

AROMA

NICHT-PROTEIN-STICKSTOFF

TANNINE

KLEINE POLYSACCHARIDE

GROSSE FASERN

POLYSACCHARIDE

KONDENSIERTE POLYPHENOLE

PROTEINE

PERMEAT

RETENTAT

ASYMMETRISCHE MEMBRAN

P Q

SELEKTIVE RETENTION AN

MEMBRANEN

Wasser

Zucker

Protein

Emulgiertes Fett/Öl

Alkohol

Faser

Stärke

Metall-Hydroxide

RELATIVE TEILCHENGRÖSSE

ZUFUHRSEITE

PERMEATSEITE

Die Poren der symmetrischen Mambran haben ein “zylindrisches” Profil und der Kapillarweg erstreckt sich über die

gesamte Matrix-Stärke.

Dadurch ist das Risiko einer irreversiblen “Membranverschmutzung” bei diesem Typ stark ausgeprägt.

SYMMETRISCHE MEMBRAN

POREN-MORPHOLOGIE

FLUX: Die Durchflussmenge des Permeats durch

eine Membran.

Die Maßeinheiten sind: Volumen/(Fläche x Zeit).

Flux (J) = Permeatdurchflussmenge

Membranfläche = Liter/qm-hr (lmh)

PERMEAT: Das Material, das unbeeinträchtigt die

Membran durchdringt.

RETENTION: Der Anteil an der Zufuhrmenge, der von

der Membran zurückgehalten wird.

Die Retention kann von 0 bis 100 variieren.

Retention (% ) = (1- Permeatkonzentration

Retentatkonzentration ) x 100

KONZENTRATIONSFAKTOR: Die Höhe der Konzentration

des Mediums. Häufig als "---X" ausgedrückt.

Konzentrationsfaktor (KF) = Zufuhrvolumen/Konzentratvolumen

DEFINITIONEN

pdurschn. = pein+paus-pperm

2

TRANSMEMBRAN-

DRUCK

DRUCKABFALL

pdelta = pein - paus

FLUX (J) = PERMEATFLUSS

MEMBRANFLÄCHE

=

Vf-Vr

Vf

Vp

Vf

UMWANDLUNG (%) = = = 1 - 1

CF

% RETENTION = (1-

[PERMEAT]

[RETENTAT] )

RETENTION VON 0 TO 100%

x 100

BEZUG dP AUF Q

= l

m² h

CROSS-FLOW

FILTRATIONSKONZEPTE WICHTIGE FORMELN

Normales Verhalten

Destilliertes Wasser

Hohes Fouling

Zeit (h)

Flux

(J)

Flux verschiedener Medien

Flux über Durchflussmenge Flux (J)

Durchflussmenge (Q)

Flux über Konzentration Flux (J)

Konzentration (C)

Flux über Temperatur Flux (J)

Temperatur (T)

Flux über Druck Flux (J)

Transmembrandruck ( P t

m

)

Prozess Parameter

Rohrmodulaufbau

Hohlfasermodulaufbau

Spiralmodulaufbau

Keramische Spiral Rohr

0

5

10

15

20

25

30

ENERGIEBEDARF VERSCHIEDENER SYSTEME

ZUR ERZEUGUNG VON 1 m³ PERMEAT

Feed Tank Permeate

Recirculation Pump

Cross Flow Membrane Filter

Cross Flow Membrane Filtration

Batch Process

Pump Pump

Permeate

Cross Flow

Feed Supply/

Process Tank

Membrane Filter

Equalization

Recirculation Feed

Level Control

Cross Flow Membrane Filtration

Modified Batch Process

Feed Tank

Retentate

Stage 1 Stage 2

Permeate

Flow Ratio

Controller

Cross Flow Membrane Filtration

Stages-in-Series Process

Enzym-Klärung / -Konzentrierung

Klärung von Genußsäuren

Klärung / Konzentrierung von Vitaminen

Protein-Konzentrierung

Klärung / Konzentrierung von Hormonen

Klärung / Konzentrierung von Antibiotika

Feinfiltration als Vorstufe zur Umkehrosmose

Gewinnung pyrogenfreien Wassers

Gewinnung hochreinen Wassers

Konzentrierung von Blutplasma

Klärung von Seren

Konzentrierung, Filtration und

Rückgewinnung in

Herstellungsprozessen der Chemie, der

Pharmazie, der Biotechnologie

in der Automobil-Industrie

in der Automobil-Zuliefer-Industrie

in der Konsumgüter-Industrie

in der Landmaschinen-Industrie

in der Leiterplatten-Industrie

Optimierung von Lackier- und

Abwasserverfahren mittels

Ultrafiltration und Elektrodialyse

Klärung von Apfelsaft

Klärung von Beerenobstsäften

Klärung von Säften tropischer Früchte

Klärung von Wein

Klärung von Essig

Klärung von Spirituosen und Likören

Filtration von Prozeßwasser

Filtration von Mineralwasser

Klärung von Zuckerlösungen / -sirupen

Klärung und Konzentrierung,

Steigerung der Prozeßausbeute in der

Getränke-Industrie

Konzentrierung von Flüssigei

Klärung /Konzentrierun von Gelatine

Klärung von Zuckerlösungen

Konzentrierung von Stärke

Konzentrierung von Sojaprotein

Konzentrierung von Albumin

Konzentrierung von Hefe

Rohstoff-Gewinnung und

-Rückgewinnung in der

Nahrungsmittel-Herstellung,

Konzentrierung von Protein

Molkekonzentrierung

Speisequarkherstellung

Frischkäseherstellung

Milchkonzentrierung

Milchstandardisierung und

Teilkonzentrierung von Kesselmilch

Vollkonzentratkäse

Reinigung von Käsereisalzbädern

Aufbereitung von CIP-Laugen

Konzentrierung, Standardisierung und

Klärung in der Milchwirtschaft;

Entsalzung, Reinigung

Feed DM: 6,20 %

Protein: 0,60 %

NPN: 0,02 %

Lactose: 4,80 %

Ash: 0,55 %

Fat: 0,05 %

Permeate DM: 5,47 %

Protein: 0,03 %

NPN: 0,17 %

Lactose: 4,76 %

Ash: 0,51 %

Fat: 0,00 %

Concentrate DM: 20,38 %

Protein: 0,12 %

NPN: 0,40 %

Lactose : 18,88 %

Ash: 0,99 %

Fat: 0,00 %

UF

Permeate DM: 0,63 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,10 %

Lactose : 0,15 %

Ash: 0,36 %

Fat: 0,00 %

WPC 60 DM: 19,70 %

Protein: 11,17 %

NPN: 0,06 %

Lactose : 5,80 %

Ash: 1,17 %

Fat: 0,97 %

NF RO

Permeate DM: 0,04 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,00 %

Lactose: 0,00 %

Ash: 0,04 %

Fat: 0,00 %

Concentrate DM: 0,36 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,33 %

Lactose : 0,46 %

Ash: 2,87 %

Fat: 0,00 %

Mass balance UF/NF / RO

Membrane Filtration in Whey

Treatment

Spray

Dryer

Milk Conc.

for Shipping

WPC Liquid & Powder,

Whey Protein Isolates,

Reduced Lactose Whey

Curds

Curd Grains to Cheese

Production

Salt Whey

Purified

Water

Desalted Whey

Whey

To Direct

Cheese Making

Conc’d. Whey or Lactose

Water, Minerals

(to Polishing RO)

or

Return to RO Feed

Partially Demineralized/

Concentrated Whey

Condensate

(cow water)

Whey Protein

Concentrate

(to Evaporation)

UF

Permeat

e

Water,

Salts

Conc’d.

Lactose

Partially

Demin.

Conc’d.

Lactose

NF

RO

UF NF

RO Polishing

RO

Separator

RO

Crystallized Lactose &

Fractionated Whey

Constituents

Evaporator

Water, Salts

(to Polishing RO)

Water, Salts

(to Pol. RO)

UF Permeate

Water, Organics

(to Polishing RO)

Water, Salts

(to Pol. RO)

Purified

Water

Raw

Milk

Cheese

Making

NF

UF

K

E

Y

Milk

Raw Whey

Conc’d. Whey

UF Permeate

Lactose

Water (Pure)

Whey

Ion

Exchange

Lactose

Milch

Separator

Magermilch

Ultrafiltration

Konzentrat

Standardisierte

Kesselmilch

Standardisierte

Konsummilch

Sahne Sahne

Permeat

MILCHSTANDARDISIERUNG MÖGLICHER VERFAHRENSABLAUF

PI

PI

Permeat

Produktzulauf

Entleerung

300 l

Konzentrat

Salzbad

AUFBEREITUNG VON

KÄSEREISALZLAKE Teilstromaufbereitung

PI

PI

Permeat

Gereinigte

Salzlake

Salzlaken-

behälter Produktzulauf

Entleerung

Konzentrat

AUFBEREITUNG VON

KÄSEREISALZLAKE

GESAMTAUFBEREITUNG

Molke

Magermilch

Vollmilch

DRFK

Magerquark

0 10 20 30 40 50

Trockenmasse (%)

TROCKENMASSEGRENZEN

MOLKEREIANWENDUNGEN

TRANSMEMBRANDRUCK

MEMBRAN-ÜBERSTRÖMUNG

VISKOSITÄT

TEMPERATUR

KONZENTRATION DER ZURÜCKGEHALTENEN

TEILCHEN

VORBEHANDLUNG

FOULING-CHARAKTERISTIKA DER ZUFUHR

MIKROBIOLOGISCHE AKTIVITÄT IN DER ZUFUHR

BEDIENUNGSPERSONAL

CROSS-FLOW

MEMBRANFILTRATION

EINFLUSSFAKTOREN

Membranfiltration

Мембранная фильтрация

- die Separatoren

der Zukunft

- Сепараторы

будующего

Membranfiltration oder Cross-Flow-Filtration

sind Sammelbegriffe für

Umkehrosmose (RO), Nanofiltration (NF),

Ultrafiltration (UF) und Mikrofiltration (MF)

Мембранная фильтрация или Cross-Flow-фильтрация

это общее понятие для

Обратного осмоса(RO), нанофильтрации (NF),

ультрафильтрации (UF) и микрофильтрации (MF)

Permeat-

rate

Zeit

Permeat

Membran

Druck

Massefluss

Tangentiale Filtration - CFF

Тангенциальная фильтрация CFF

Mikrometer

Angstrom

Ungefähres

Molekulargewicht

Trenn-

prozess

Ionen Bereich

0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 1000

10 102

103

104

105

106

10 107

100 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000

2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8 2 3 5 8

Relative Größe

gängiger

Stoffe

Note: 1 Angstrom = 10 -10 Meter = 10 -4 Mikrometer

Strand-Sand

Menschl. Haar

Hefezellen

Bakterien

Pollen

Virus

Aktivkohle Lösl. Salze

Protein

Nebel

Albumin Protein

Atom-

durchm.

Zucker

Tabakrauch

Umkehrosmose Mikrofiltration

Ultrafiltration Partikelfiltration

< Raster-Elektronen-Mikroskop < Optisches Mikroskop < Sichtbar für das nackte Auge

PARTIKELGRÖSSE

ВЕЛИЧИНА ЧАСТИЦ

Keramische

Керамические

Spiral

Спиральные

Rohr

Трубчатые

0

5

10

15

20

25

30

ENERGIEBEDARF

VERSCHIEDENER SYSTEME

ПОТРЕБНОСТЬ В ЭНЕРГИИ

РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ

Hohlfasermodulaufbau

Устройство половолоконного модуля

Rohrmodulaufbau

устройство трубчатого модуля

Spiralmodulaufbau

Устройство спирального модуля

Feed Tank Permeate

Recirculation Pump

Cross Flow Membrane Filter

Cross Flow Membrane Filtration

Batch Process

Feed Tank

Retentate

Stage 1 Stage 2

Permeate

Flow Ratio

Controller

Cross Flow Membrane Filtration

Stages-in-Series Process

В молочной промышленности используется полный спектр

мембранной фильтрации

Применение обратного осмоса :

▪ Для концентрации сыворотки при повышении мощностей

▪ Для концентрации молока при производстве сгущённого молока

▪ Для концентрации сахарных растворов

▪ Для накопителей воды для котлов

▪ Для концентрации фруктовых соков

▪ Для умягчения воды

▪ Для обработки сточных вод

Применение нанофильтрации :

▪ Для деминерализация сыворотки

▪ Для фракционирования сахарных

растворов

▪ Для деминерализация молока

▪ Для фракционирования энзимов

▪ Для обработки сточных вод

Применение ультрафильтрации:

▪ В производстве сывороточного белка (WPC)

▪ В производстве творожных кремов

▪ В производстве свежего сыра с 60 - 70 % жирностью

▪ Для стандартизации белка в сырном молоке

▪ В производстве концентрата молочного белка

▪ В производстве сыра типа Фета

Применение микрофильтрации:

▪ для снижения количества бактерий в сырном молоке

▪ для снижения количества бактерий в питьевом молоке и повышения его срока годности

▪ для повышения качества сухого молока

▪ для очищения и повышения качества рассола

▪ для фракционирования молочного белка

Feed DM: 6,20 %

Protein: 0,60 %

NPN: 0,02 %

Lactose: 4,80 %

Ash: 0,55 %

Fat: 0,05 %

Permeate DM: 5,47 %

Protein: 0,03 %

NPN: 0,17 %

Lactose: 4,76 %

Ash: 0,51 %

Fat: 0,00 %

Concentrate DM: 20,38 %

Protein: 0,12 %

NPN: 0,40 %

Lactose : 18,88 %

Ash: 0,99 %

Fat: 0,00 %

UF

Permeate DM: 0,63 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,10 %

Lactose : 0,15 %

Ash: 0,36 %

Fat: 0,00 %

WPC 60 DM: 19,70 %

Protein: 11,17 %

NPN: 0,06 %

Lactose : 5,80 %

Ash: 1,17 %

Fat: 0,97 %

NF RO

Permeate DM: 0,04 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,00 %

Lactose: 0,00 %

Ash: 0,04 %

Fat: 0,00 %

Concentrate DM: 0,36 %

Protein: 0,00 %

NPN: 0,33 %

Lactose : 0,46 %

Ash: 2,87 %

Fat: 0,00 %

Molkeverarbeitung mit

UF/NF / RO

Переработка сыворотки методами UF/NF /

RO

PI

PI

Permeat

Пермеат Produktzulauf

Подача продукта

Entleerung

Опорожнение

300 l

Konzentrat

Концентрат

Salzbad

Сол. бассейн

AUFBEREITUNG VON KÄSEREISALZLAKE

Производство рассола сырзавода

молоко

100.000 л; 3,3% белок

сепаратор

обезжиренное молоко

ультрафильтрация

концентрат

стандартизированное

сырного молоко 60.000 л; 3,5% белок

стандартизированное

питьевое молоко

40.000 л; 3,0% белок

сливки сливки

пермеат

СТАНДАРТИЗАЦИЯ МОЛОКА

Возможный технологический процесс

При производстве

творожных кремов или

детского творога

Ультрафильтрация

Потребность количества молока при различных методах

производства для творога с 18 % сухой массы

Исходим из обезжиренного молока 8,8 % сухой массы

a) Метод производства сепараторный 5,1 л / кг творога

b) Метод производства сепараторный термический 4,2 л / кг творога

c) Метод производства ультрофильтрация 3,6 л / кг творога

Свежий сыр с 60 - 70 %

жирностью и другие

продукты, экономически

производимые методом

ультрофильтрации.

Новый способ при

производстве

сгущённого молока.

Обратный осмос