Schwatec Membranfiltration Beckumer Str. 92-98 D-59229 Ahlen Tel. 02382 / 766 7346 Fax. 02382 / 7667348 www.Schwatec.de e-mail: sales@schwatec.com

Membranfiltration - Prinzip OFFENE MF ENGE MF UF ENGE UF/NF UO WASSER + SALZE WASSER ZELLERNTE KLÄRUNG FRAKTIONIERUNG KONZENTRIERUNG REINIGUNG . = Zelle = Kolloid = Enzym = Organische Säure = Salz = Wasser

PARTIKELGRÖSSE UND FILTRATIONS-SPEKTRUM 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 102 103 104 105 106 107 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000 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

Tangentiale Filtration - CFF Permeat Membran Druck Massefluss Permeat- rate Zeit

Konventionelle Filtration Filter- medium Druck Massefluss Filtrat Filtrat- rate Zeit

SELEKTIVE RETENTION AN MEMBRANEN Q GROSSE FASERN POLYSACCHARIDE KONDENSIERTE POLYPHENOLE PROTEINE RETENTAT P R=0% R=TEILWEISE R=100% ASYMMETRISCHE MEMBRAN PERMEAT WASSER ZUCKER SALZE FARBE AROMA NICHT-PROTEIN-STICKSTOFF TANNINE KLEINE POLYSACCHARIDE

RELATIVE TEILCHENGRÖSSE Emulgiertes Fett/Öl Faser Stärke Wasser Protein Zucker Metall-Hydroxide Alkohol

SYMMETRISCHE MEMBRAN POREN-MORPHOLOGIE 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.

DEFINITIONEN 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

CROSS-FLOW FILTRATIONSKONZEPTE WICHTIGE FORMELN PERMEATFLUSS l FLUX (J) = = [PERMEAT] MEMBRANFLÄCHE m² h % RETENTION = (1- ) x 100 = [RETENTAT] RETENTION VON 0 TO 100% pein+paus-pperm TRANSMEMBRAN- DRUCK pdurschn. = 2 DRUCKABFALL Vf-Vr Vp 1 pdelta = pein - paus UMWANDLUNG (%) = = = 1 - Vf Vf CF BEZUG dP AUF Q

Flux verschiedener Medien Flux (J) Destilliertes Wasser Normales Verhalten Hohes Fouling Zeit (h)

Flux über Durchflussmenge Flux über Konzentration Prozess Parameter Flux über Durchflussmenge Flux über Konzentration Flux (J) Flux (J) Durchflussmenge (Q) Konzentration (C) Flux über Temperatur Flux über Druck Flux (J) Flux (J) Temperatur (T) Transmembrandruck ( P tm )

Rohrmodulaufbau

Hohlfasermodulaufbau

Spiralmodulaufbau

ENERGIEBEDARF VERSCHIEDENER SYSTEME ZUR ERZEUGUNG VON 1 m³ PERMEAT 30 25 20 15 10 5 Keramische Spiral Rohr

Cross Flow Membrane Filtration Batch Process Permeate Feed Tank Cross Flow Membrane Filter Recirculation Pump

Cross Flow Membrane Filtration Modified Batch Process Feed Supply/ Equalization Process Tank Permeate Level Control Cross Flow Membrane Filter Feed Recirculation Pump Pump

Cross Flow Membrane Filtration Stages-in-Series Process Feed Tank Stage 1 Stage 2 Permeate Retentate Flow Ratio Controller

Konzentrierung, Filtration und Rückgewinnung in Herstellungsprozessen der Chemie, der Pharmazie, der Biotechnologie 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

Optimierung von Lackier- und Abwasserverfahren mittels Ultrafiltration und Elektrodialyse in der Automobil-Industrie in der Automobil-Zuliefer-Industrie in der Konsumgüter-Industrie in der Landmaschinen-Industrie in der Leiterplatten-Industrie

Klärung und Konzentrierung, Steigerung der Prozeßausbeute in der Getränke-Industrie 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

Rohstoff-Gewinnung und -Rückgewinnung in der Nahrungsmittel-Herstellung, Konzentrierung von Protein Konzentrierung von Flüssigei Klärung /Konzentrierun von Gelatine Klärung von Zuckerlösungen Konzentrierung von Stärke Konzentrierung von Sojaprotein Konzentrierung von Albumin Konzentrierung von Hefe

Konzentrierung, Standardisierung und Klärung in der Milchwirtschaft; Entsalzung, Reinigung Molkekonzentrierung Speisequarkherstellung Frischkäseherstellung Milchkonzentrierung Milchstandardisierung und Teilkonzentrierung von Kesselmilch Vollkonzentratkäse Reinigung von Käsereisalzbädern Aufbereitung von CIP-Laugen

Mass balance UF/NF / RO UF NF RO Permeate Permeate Permeate Feed DM: 5,47 % Protein: 0,03 % NPN: 0,17 % Lactose: 4,76 % Ash: 0,51 % Fat: 0,00 % Permeate DM: 0,63 % Protein: 0,00 % NPN: 0,10 % Lactose : 0,15 % Ash: 0,36 % Fat: 0,00 % Permeate DM: 0,04 % Protein: 0,00 % NPN: 0,00 % Lactose: 0,00 % Ash: 0,04 % Fat: 0,00 % Feed DM: 6,20 % Protein: 0,60 % NPN: 0,02 % Lactose: 4,80 % Ash: 0,55 % Fat: 0,05 % UF NF RO WPC 60 DM: 19,70 % Protein: 11,17 % NPN: 0,06 % Lactose : 5,80 % Ash: 1,17 % Fat: 0,97 % Concentrate DM: 20,38 % Protein: 0,12 % NPN: 0,40 % Lactose : 18,88 % Ash: 0,99 % Fat: 0,00 % Concentrate DM: 0,36 % Protein: 0,00 % NPN: 0,33 % Lactose : 0,46 % Ash: 2,87 % Fat: 0,00 %

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 Permeate Water, Salts Conc’d. Lactose Partially Demin. NF RO Polishing Separator Crystallized Lactose & Fractionated Whey Constituents Evaporator (to Pol. RO) UF Permeate Water, Organics Raw Milk K E Y Milk Raw Whey Conc’d. Whey Lactose Water (Pure) Ion Exchange

MILCHSTANDARDISIERUNG MÖGLICHER VERFAHRENSABLAUF Sahne Separator Sahne Magermilch Ultrafiltration Konzentrat Permeat Standardisierte Kesselmilch Standardisierte Konsummilch

AUFBEREITUNG VON KÄSEREISALZLAKE Teilstromaufbereitung Permeat Produktzulauf Salzbad Konzentrat PI 300 l PI Entleerung

AUFBEREITUNG VON KÄSEREISALZLAKE GESAMTAUFBEREITUNG Salzlaken- behälter Gereinigte Salzlake Produktzulauf Konzentrat Permeat PI PI Entleerung

TROCKENMASSEGRENZEN MOLKEREIANWENDUNGEN Magermilch Vollmilch DRFK Magerquark 10 20 30 40 50 Trockenmasse (%)

CROSS-FLOW MEMBRANFILTRATION EINFLUSSFAKTOREN TRANSMEMBRANDRUCK MEMBRAN-ÜBERSTRÖMUNG VISKOSITÄT TEMPERATUR KONZENTRATION DER ZURÜCKGEHALTENEN TEILCHEN VORBEHANDLUNG FOULING-CHARAKTERISTIKA DER ZUFUHR MIKROBIOLOGISCHE AKTIVITÄT IN DER ZUFUHR BEDIENUNGSPERSONAL

- die Separatoren der Zukunft - Сепараторы будующего 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)

Tangentiale Filtration - CFF Тангенциальная фильтрация CFF Permeat Membran Druck Massefluss Permeat- rate Zeit

PARTIKELGRÖSSE ВЕЛИЧИНА ЧАСТИЦ Mikrometer Angstrom Ungefähres Molekulargewicht Trenn-prozess Ionen Bereich 0,001 0,01 0,1 1,0 10 100 1000 102 103 104 105 106 107 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000 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

ENERGIEBEDARF VERSCHIEDENER SYSTEME ПОТРЕБНОСТЬ В ЭНЕРГИИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ 30 25 20 15 10 5 Keramische Керамические Spiral Спиральные Rohr Трубчатые

Hohlfasermodulaufbau Устройство половолоконного модуля

Rohrmodulaufbau устройство трубчатого модуля

Spiralmodulaufbau Устройство спирального модуля

Cross Flow Membrane Filtration Batch Process Permeate Feed Tank Cross Flow Membrane Filter Recirculation Pump

Cross Flow Membrane Filtration Stages-in-Series Process Feed Tank Stage 1 Stage 2 Permeate Retentate Flow Ratio Controller

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

Molkeverarbeitung mit UF/NF / RO Переработка сыворотки методами UF/NF / RO Permeate DM: 5,47 % Protein: 0,03 % NPN: 0,17 % Lactose: 4,76 % Ash: 0,51 % Fat: 0,00 % Permeate DM: 0,63 % Protein: 0,00 % NPN: 0,10 % Lactose : 0,15 % Ash: 0,36 % Fat: 0,00 % Permeate DM: 0,04 % Protein: 0,00 % NPN: 0,00 % Lactose: 0,00 % Ash: 0,04 % Fat: 0,00 % Feed DM: 6,20 % Protein: 0,60 % NPN: 0,02 % Lactose: 4,80 % Ash: 0,55 % Fat: 0,05 % UF NF RO WPC 60 DM: 19,70 % Protein: 11,17 % NPN: 0,06 % Lactose : 5,80 % Ash: 1,17 % Fat: 0,97 % Concentrate DM: 20,38 % Protein: 0,12 % NPN: 0,40 % Lactose : 18,88 % Ash: 0,99 % Fat: 0,00 % Concentrate DM: 0,36 % Protein: 0,00 % NPN: 0,33 % Lactose : 0,46 % Ash: 2,87 % Fat: 0,00 %

AUFBEREITUNG VON KÄSEREISALZLAKE Производство рассола сырзавода Permeat Пермеат Produktzulauf Подача продукта Salzbad Сол. бассейн Konzentrat Концентрат PI 300 l PI Entleerung Опорожнение

СТАНДАРТИЗАЦИЯ МОЛОКА Возможный технологический процесс молоко 100.000 л; 3,3% белок сливки сепаратор сливки обезжиренное молоко ультрафильтрация концентрат пермеат стандартизированное сырного молоко 60.000 л; 3,5% белок стандартизированное питьевое молоко 40.000 л; 3,0% белок

Ультрафильтрация При производстве творожных кремов или детского творога

Потребность количества молока при различных методах производства для творога с 18 % сухой массы Исходим из обезжиренного молока 8,8 % сухой массы Метод производства сепараторный 5,1 л / кг творога Метод производства сепараторный термический 4,2 л / кг творога Метод производства ультрофильтрация 3,6 л / кг творога

Свежий сыр с 60 - 70 % жирностью и другие продукты, экономически производимые методом ультрофильтрации.

Обратный осмос Новый способ при производстве сгущённого молока.