Filtration

Bei der Filtration werden Flüssigkeiten konzentriert oder Bestandteile voneinander getrennt, um bestimmte Produkteigenschaften zu erreichen. Es gibt die unterschiedlichsten Trennverfahren für die Filtration von flüssigen Produkten. Ruland plant und baut seit vielen Jahren Anlagen für die Filtration von Flüssigkeiten in den Bereichen Getränke, Lebensmittel und pharmazeutische Produkte. Mit den Filtrations-Anlagen erreichen unsere Kunden eine verbesserte Produktausbeute und eine kontinuierliche Produktqualität. Beim Engineeren der Anlagen berücksichtigen wir die jeweiligen Hygieneanforderungen und lokalen Gegebenheiten. Wir realisieren Filtrationsanlagen, die die Stoffe über Membrane trennen. Die Membrane wirken dabei wie mechanische Feinsiebe. Bei der Membran-Filtration bestimmt die Größe der Poren, welche Partikel zurückgehalten werden. Je nach Produkt wählen wir mit unseren Kunden das jeweilige Verfahren und das Filtermedium. Meist setzen wir Dead-End-Filtrationsanlagen mit Filterkerzen oder Cross-Flow-Filtrationsanlagen mit Polymermembranen oder keramischen Membranen ein.

Gerne wird die Dead-End-Filtration als der Klassiker unter den Filtrationsverfahren bezeichnet. Der Kaffeefilter ist das allgemein bekannteste Dead-End-Filtrationsverfahren. Aufgrund des relativ einfachen Verfahrens bei der Dead-End-Filtration ist der Bau dieser Anlagen im Vergleich zu anderen Filtrationsverfahren weniger aufwändig und bietet eine höhere Energieeffizienz. Da das Retentat nicht kontinuierlich durchgespült wird, bilden sich bei dieser Methode relativ schnell Rückstände (Filterkuchen), die entsorgt werden müssen.

Die Dead-End-Filtration wird eingesetzt für Partikelabtrennung sowie Steril-Filtration von Wasser, Fruchtschorlen, Bier oder Wein.

Die Cross-Flow-Filtration wird auch Querstromfiltration oder Tangentialflussfiltration genannt. Bei diesem Filtrations-Verfahren fließt ein Großteil der Flüssigkeit an der Filtermembran entlang und nicht wie bei der Dead-End-Filtration direkt durch einen Filter. Es entstehen zwei Flüssigkeitsströme: Das Permeat und das Retentat. Dadurch wird ein kontinuierlicher Prozess möglich. Die parallel zur Membran (dem Filter) fließende Strömung verhindert, dass sich ein Filterkuchen absetzt und die Filteroberfläche verschließt. Gleichzeitig benötigt die kontinuierliche Durchströmung der Filter im Kreislauf viel Energie, gestaltet die Ausführung aber auch hygienischer als andere Filtrationsmethoden.

Die Crossflow-Filtration wird besonders häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt zum Beispiel bei der KZE-Einlagerung und Konzentration von Fruchtsäften sowie bei der Filtration von Wein, Sekt und Essig. Aber auch Pharmaunternehmen filtrieren im Crossflow-Verfahren für die Produkt-Konzentrierung und Fraktionierung oder Abtrennen von kleinen Partikeln wie Viren und Bakterien und Aufbereitung von Rein- und Reinstwasser.

Membranfiltration umfasst alle Verfahren, bei der Stoffe über Membrane gefiltert werden. Welche Partikel zurückgehalten werden und welche die Membran passieren, bestimmt u. a. die Größe der Poren. Die verschiedenen Filtrationsverfahren werden in der Regel nach dem Porendurchmesser unterschieden:

Mikrofiltration 0,5 – 0,1 µm
Ultrafiltration 0,1 – 0,01 µm
Nanofiltration 0,01 – 0,001 µm
Umkehrosmose 1,0 – 0,1 µm.

Die Membrane werden aus Kunststoff oder Keramik hergestellt, dabei unterscheidet man entsprechend dem Aufbau der Module zum Filtrieren zwischen Hohlfasermembranmodulen, Spiralmodulen, Rohrmodulen, Plattenmodulen und Kissenmodulen. Ruland setzt für seine Filtrationsanlagen vor allem Hohlfaser- und Spiralmodule ein.

Sollen Mikroorganismen aus Flüssigkeiten filtriert werden, spricht man von Sterilfiltration. Für die Sterilfiltration werden bakteriendichte Membrane genutzt. Anwendung findet die Sterilfiltration bei hitzeempfindlichen flüssigen Produkten wie Vitaminlösungen, Impfstoffen, Proteinlösungen, aber auch bei Wein, Bier, Fruchtsaftgetränken sowie bei der Plasmafraktionierung und für Fermentationsprozesse.

Typische Beispiele für den Einsatz von Mikrofiltrations-Anlagen bei unseren Kunden sind:

Klärung und als Vorbereitung der Sterilfiltration von Getränken oder Fermentationsprodukten | Abtrennung von Bakterien in Saft, Milch etc. | Fraktionierung von Milch in Fett und Magermilch | Vorfiltration von Abwässern | Rückgewinnung oder Klärung von Reinigungsmedien

Unsere Kunden nutzen in Ihrem die Anlagen für Ultrafiltration für verschiedene Prozesse, zum Beispiel

Konzentrierung und Fraktionierung von Proteinen wie Blutplasmaproteine, Molkeprotein | Konzentrierung von Fruchtsäften | Konzentrierung von Abwässern und Schwermetallen

Die Diafiltration ist eine Sonderanwendung der Ultrafiltration.

Die Lebensmittel- und Pharmaindustrie setzt Nanofiltrations-Anlagen ein unter anderem für

Abtrennen von Schwermetallionen oder sehr kleinen Partikeln | Entfernung von Viren aus Proteinlösungen (Virusinaktivierung) | Teilentsalzung/-enthärtung von Rohwasser

Bei der Filtration über Umkehrosmose sind die Membranporen so klein, dass alle gelösten Stoffe zurückgehalten werden und nur Wasser die Membran passieren kann. Über einen sehr hohen Druck wird die natürlichen Osmose umgekehrt. Deshalb sind die Membrane, die für das Umkehrosmose-Verfahren genutzt werden, für sehr hohe Drücke ausgelegt.

Herstellung von Reinstwasser |  Trinkwasseraufbereitung | Meerwasserentsalzung | Aufbereitung von Produktwasser für Lebensmittel und Getränke | in Kombination mit Verdampungsprozessen auch für Entalkoholisierung von Bier, Wein etc.