De meeste zuivelverwerkers vervangen membranen niet omdat ze plotseling defect raken.
Het proces verloopt meestal veel trager. De doorstroming neemt af. De druk stijgt geleidelijk. Reinigingsprogramma's worden langer en intensiever. Operators besteden meer tijd aan het nastreven van stabiele prestaties. Uiteindelijk bereikt het systeem een punt waarop de membranen niet langer rendabel zijn om te gebruiken.
Die cyclus is kostbaar en heeft gevolgen voor veel meer dan alleen de budgetten voor de aanschaf van membranen. Frequente vervanging van membranen leidt tot stilstand, een hogere vraag naar reinigingsmiddelen, een grotere werkdruk voor de operators en maakt de productieplanning lastiger. In zuivelfabrieken met een hoge doorvoer kan een instabiele membraanprestatie het hele proces beïnvloeden.
Wat is nu eigenlijk de belangrijkste reden voor de frequentie waarmee membranen in zuivelproducten vervangen moeten worden?
Hoewel er onverwachte gebeurtenissen kunnen plaatsvinden die membranen plotseling beschadigen, komt het antwoord meestal neer op vier onderling samenhangende factoren: afname van de doorstroming, drukverhoging, reinigingseffectiviteit en operationele stabiliteit op lange termijn.
Fluxdaling zet de neerwaartse spiraal in gang.
Een afname van de doorstroming is een van de eerste tekenen dat een membraansysteem moeilijker te bedienen wordt. Naarmate eiwitten, vetten en andere organische stoffen zich ophopen aan het membraanoppervlak, wordt de gellaag dikker. De permeaatstroom begint af te nemen, vooral bij hogere concentraties vaste stoffen, waar vervuiling ernstiger wordt.
Operators moeten dit vervolgens op de een of andere manier compenseren. Soms betekent dat het verhogen van de druk. Soms betekent het het verkorten van de productiecycli of het vaker reinigen. In sommige gevallen accepteren installaties simpelweg een lagere doorvoer.
Geen van die opties is ideaal.
Na verloop van tijd leidt een afnemende doorstroming tot een lagere productiviteit en een hogere belasting van het membraansysteem zelf. Hoe agressiever operators proberen de prestaties te herstellen, hoe moeilijker het wordt om de membranen te stabiliseren.
Dit is een van de redenen waarom duurzame operationele flexibiliteit belangrijker is dan piekprestaties op korte termijn.
Evolution-membranen zijn ontworpen om organische vervuiling in de zuivelverwerking tegen te gaan. De gepatenteerde zwitterionische chemie van ZwitterCo vormt een extreem hydrofiel oppervlak dat organische vervuiling actief afstoot. Door organische vervuiling tegen te gaan en de vorming van een gellaag te minimaliseren, behouden Evolution-membranen een hogere, duurzame doorstroming en herstellen ze gemakkelijker tijdens het reinigen. Het resultaat is minder reinigingsstappen, kortere reinigingsprogramma's en meer productietijd.
Dat verschil wordt vooral belangrijk bij zuivelproducten met een hoog gehalte aan vaste stoffen.
Bij de concentratie van wei-eiwit vertoonden Evolution SF-membranen een hogere operationele flux dan conventionele PES UF-membranen bij een retentaatgehalte van 28-29%. Een hogere, duurzame flux verbetert niet alleen de doorvoer, maar helpt ook de operationele instabiliteit te verminderen die uiteindelijk tot membraanvervanging leidt.
Drukverhoging is meestal een waarschuwingssignaal.
Wanneer membranen na verloop van tijd steeds agressiever vervuilen, begint de basiswerkdruk vaak langzaam te stijgen. Operators kunnen na reiniging nog wel wat prestatieverbetering realiseren, maar uiteindelijk keert de druk niet meer terug naar het oorspronkelijke niveau. Systemen worden moeilijker te stabiliseren en de reinigingsfrequentie neemt vaak toe.
Veel zuivelbedrijven kennen dit patroon maar al te goed.
Een zuivelverwerker in het Midwesten die spoelwater behandelde met conventionele RO-membranen, zag de druk gedurende een periode van zes maanden gestaag stijgen, terwijl de doorstroming van schoon water aanzienlijk daalde. Operators hadden soms meerdere enzymspoelingen nodig om de prestaties tijdelijk te herstellen.
Na vervanging van de membranen door Evolution RO-membranen meldde de installatie een stabiele werking, waarbij de basisdruk onder de 200 psi bleef en de doorstroming van schoon water na reiniging consistent herstelde. De operators hebben bovendien de enzymreiniging volledig achterwege gelaten.
Stabiele drukprofielen zijn belangrijk omdat drukverhoging vaak een teken is dat vervuiling steeds onomkeerbaarder wordt. Zodra dat gebeurt, komen installaties meestal in een cyclus terecht van agressievere reiniging, hogere bedrijfskosten en een kortere levensduur van het membraan.
Schoonmaakprogramma's spelen een grotere rol dan de meeste mensen beseffen.
Membraanreinigingsprogramma's zijn noodzakelijk in de zuivelverwerking, maar ze dragen ook direct bij aan de slijtage van de membranen op lange termijn.
Elke reinigingsstap stelt membranen bloot aan chemicaliën, temperatuurschommelingen, extreme pH-waarden, recirculatie en drukwisselingen. Naarmate reinigingsprogramma's langer en agressiever worden, versnelt de membraandegradatie. In veel zuivelbedrijven duurt een "vierstappen"-reinigingsprogramma in werkelijkheid veel langer als alle spoelingen worden meegerekend. Dat betekent meer waterverbruik, meer afvalwaterproductie, een hogere verwarmingsbehoefte en meer tijd van de operators, elke dag weer. Het betekent ook meer kans op membraanschade.
Hier wordt reinigbaarheid cruciaal.
Evolution-membranen zijn ontworpen om effectiever te herstellen met eenvoudigere reinigingsprogramma's. Verschillende zuivelinstallaties hebben aangetoond dat de enzymatische reinigingsstap volledig kan worden weggelaten, terwijl de reinigingstemperaturen worden verlaagd en de totale reinigingstijd wordt verkort.
In een installatie voor de nabewerking van zuivelafvalwater wist de verwerker de reinigingskosten van de membranen met 57% te verlagen, het gebruik van reinigingschemicaliën met 65% te verminderen en het waterverbruik voor reinigingsdoeleinden met bijna een miljoen gallon per jaar te reduceren.
Kortere reinigingsprogramma's verlagen niet alleen de bedrijfskosten, maar verminderen ook de belasting van de membranen op de lange termijn.
Stabiliteit is wat de levensduur van het membraan verlengt.
Uiteindelijk zijn de meeste zuivelbedrijven niet op zoek naar membranen die een paar weken goed presteren. Ze willen systemen die maand na maand stabiel blijven. Stabiele doorstroming. Stabiele drukken. Betrouwbaar reinigingsherstel. Voorspelbare werking.
Die stabiliteit heeft invloed op alles, van personeelsplanning tot productieplanning en het bepalen van het juiste moment voor vervanging.
Verschillende Evolution RO-installaties in zuivelbedrijven hebben inmiddels bewezen dat ze langdurig stabiel presteren met vereenvoudigde reinigingsprogramma's en een consistent rendement na reiniging. Wanneer membranen beter bestand zijn tegen vervuiling en gemakkelijker herstellen, besteden bedrijven minder tijd aan het oplossen van problemen met instabiele systemen en minder geld aan het voortijdig vervangen van membranen. Dat is uiteindelijk wat de frequentie van membraanvervanging in zuivelbedrijven bepaalt. Niet alleen de leeftijd van het membraan, maar ook hoe stabiel het systeem in de loop der tijd blijft.
Voor meer informatie over Evolution PCM-, SF- en RO-membranen voor zuivelverwerkingstoepassingen kunt u vandaag nog contact opnemen met ZwitterCo.
