In dieser Folge von ZwitterCo Unfiltered beantwortet Jon Goodman gemeinsam mit Scott Brown und Leonid Semenihin Kundenfragen zu Reinigungsprogrammen für Membransysteme. Das Team vergleicht die Reinigungsmethoden für Ultrafiltrations-, Umkehrosmose- und Nanofiltrationssysteme in Nordamerika und Europa und erörtert die Gründe für die unterschiedlichen Reinigungsprogramme je nach Region, Zulaufmedium und Systemdesign.
Die Reinigung ist eines der häufigsten Themen, nach denen ZwitterCo-Kunden fragen, und gleichzeitig einer der am wenigsten standardisierten Aspekte beim Betrieb von Membransystemen. In dieser Folge von „ZwitterCo Unfiltered“ spricht Moderator John Goodman mit Leonid Semenihin, dem europäischen Vertriebsingenieur von ZwitterCo, und Scott Brown, der sich in Nordamerika auf die Milchwirtschaft spezialisiert hat. Sie erläutern, wie Reinigungsprogramme für Ultrafiltration, Umkehrosmose und Nanofiltration funktionieren und warum diese Programme je nach Standort der Anlage so unterschiedlich aussehen.
Grundlagen zu Temperatur und Tensiden
Das Gespräch begann mit zwei Fragen, die ZwitterCo häufig gestellt werden. Die Betriebstemperaturgrenze für Evolution-Membranen liegt bei 55 °C, die Reinigungstemperatur bei 50 °C. Dies entspricht den Grenzwerten herkömmlicher Membranen auf Polyesterträgern, sodass Evolution-Elemente diese direkt ersetzen können. Bezüglich der Tensidauswahl wurde empfohlen, anionische Tenside bei Volllast zu vermeiden und kationische Tenside wie quaternäre Ammoniumverbindungen gänzlich zu meiden.
Nichtionische Tenside sind die bevorzugte Wahl. Ein Problem, auf das Kunden stoßen: Datenblätter und Sicherheitsdatenblätter geben nicht immer an, ob ein formulierter Reiniger oder ein gemischtes Enzymprodukt ein anionisches oder nichtionisches Tensid enthält. Daher ist es ratsam, dies direkt beim Lieferanten von Reinigungschemikalien zu erfragen.
Warum sich europäische und nordamerikanische Reinigungsprogramme unterscheiden
Leonid erklärte, dass Chlor in europäischen Reinigungsprogrammen weitgehend abgeschafft wurde, da Reaktionsprodukte chlorhaltiger Mittel toxisch und bioakkumulativ sein können und für die nicht alle lebensmittelrechtliche Grenzwerte festgelegt sind. Stattdessen setzen viele europäische Kunden auf die PHT-Reinigung, ein Hochtemperatur-Hoch-pH-Verfahren, bei dem die abschließende alkalische Stufe bei 60 bis 70 °C und einem pH-Wert zwischen 10 und 12 statt der üblichen 50 °C durchgeführt wird. PHT wird fast ausschließlich bei der Ultrafiltration eingesetzt; Umkehrosmose und Nanofiltration folgen in Europa weitgehend den gleichen Reinigungsschritten wie in Nordamerika, da Standard-RO-Elemente den PHT-Temperaturen nicht standhalten.
Hitze kann auch als eigenständiger Desinfektionsschritt dienen. Das Halten eines Systems bei 70 °C für 20 bis 30 Minuten entspricht einer Chargenpasteurisierung ohne Zugabe von Chemikalien, und einige Kunden kombinieren diese Haltezeit mit der abschließenden alkalischen Stufe, um in einem einzigen Schritt zu desinfizieren und zu reinigen.
Der Zielkonflikt zeigt sich in größeren, komplexeren Systemen, in denen eine gleichmäßige Temperaturregelung über alle Rohrleitungsabschnitte hinweg schwierig ist. Einige Kunden, die mit dieser Herausforderung konfrontiert waren, haben ihren Desinfektionsschritt von thermischer Reinigung auf Peressigsäure umgestellt. Peressigsäure wird auch in Europa eingesetzt, allerdings häufiger als Oxidationsmittel zur Steigerung der Reinigungsleistung denn als Desinfektionsmittel. ZwitterCo verfügt noch nicht über eigene Daten zum Betrieb von Evolution PCM- oder Evolution SF-Membranen bei 70 °C zur Desinfektion; Tests mit interessierten Kunden laufen derzeit.
Ein typisches nordamerikanisches Programm
Scott beschrieb ein gängiges Reinigungsverfahren in den USA: eine Produktionsspülung und eine kurze Fällungsspülung, gefolgt von einer etwa 15-minütigen alkalischen „Schmutzwäsche“ mit einem pH-Wert von ca. 10.5 bis 10.7, um den Großteil des Schmutzes zu lösen, einer weiteren Spülung und anschließend einer 20 bis 25 Minuten lang rezirkulierenden Laugenwäsche mit einem pH-Wert um 11. Viele Programme ergänzen dies um eine Enzymwäsche mit einem pH-Wert von 9 bis 10, die bei niedrigerer Temperatur durchgeführt wird, um die Enzymaktivität zu erhalten.
Dieser Enzymschritt ist in der Regel der teuerste und zeitaufwendigste Teil des Programms. Da Evolution-Membranen nicht so schnell verschmutzen wie herkömmliche Elemente, konnten einige Kunden die Enzymwäsche komplett überspringen. Scott schätzte, dass dadurch zusätzlich zu den Einsparungen bei den Chemikalienkosten etwa 45 Minuten Waschzeit sowie weitere 15 bis 20 Minuten Spülzeit und Spülwasser eingespart werden können.
Auf europäischer Seite, so Leonid, würden Kunden, die pflanzliche Proteine herstellen, manchmal bis zu drei separate enzymatische Schritte in einem einzigen Programm durchführen: einen zum Abbau von Proteinablagerungen, einen Lipaseschritt zur Beseitigung von Fettablagerungen und in einigen Fällen einen Cellulaseschritt zur Beseitigung von Faserablagerungen.
Warum keine zwei Pflanzen auf die gleiche Weise gereinigt werden
Beide Gäste waren sich einig, dass Reinigungsprogramme selbst innerhalb eines Landes stark variieren. Scott wies auf Unterschiede in der Wasserhärte hin, beispielsweise zwischen Idaho, Kalifornien, Texas und New Mexico, sowie darauf, ob eine Anlage aufbereitetes oder enthärtetes Brunnenwasser verwendet, auf das Alter der Separatoren und die Tendenz von Anlagen, ihre ursprüngliche Auslegungskapazität deutlich zu überschreiten. Ein Kunde aus Nordkalifornien, der nach Anpassung der Systemsteuerung, die das System ursprünglich bei 122 °C abgeschaltet hatte, auf eine wöchentliche Hitzedesinfektion umstellte, konnte seine Bakterienprobleme beheben.
Leonid beschrieb speziell für Umkehrosmose und Nanofiltration das typische europäische Verfahren: eine Vorwäsche mit alkalischer Lösung, eine vollständige alkalische Wäsche, eine enzymatische Reinigung, ein saurer Schritt zur Inaktivierung des Enzyms und Entfernung von Reststoffen sowie ein abschließender alkalischer Schritt. Bei der Ultrafiltration kommt im Anschluss eine thermische Desinfektionsstufe hinzu; bei der Umkehrosmose wird diese ausgelassen, da die Membran die Temperatur nicht verträgt. In Nordamerika wird bei der Desinfektion von Umkehrosmoseanlagen üblicherweise Peressigsäure bei einer niedrigen Temperatur von etwa 21 °C (70 °F) anstelle von Hitze eingesetzt, da die Erhitzung von Peressigsäure zu Ausgasungen führt und eine unsichere Umgebung schafft.
Sprechen Sie mit ZwitterCo über Ihr Reinigungsprogramm
Wenn Sie herausfinden möchten, wo Ihr eigenes Reinigungsprogramm steht, sei es bei Fragen zur Auswahl von Tensiden, zur PHT-Reinigung oder dazu, wie weit Sie die Anzahl der Enzymschritte reduzieren können, wenden Sie sich an ZwitterCo, um Ihr spezifisches System und Ihre Anwendung zu besprechen.
