Die Filtration mittels Membrantechnologien wird zunehmend in den Produktionsprozessen zahlreicher Industrien eingesetzt. Ihre Fähigkeit, Extrakte und spezifische natürliche Essenzen bei niedrigen oder Umgebungstemperaturen zu trennen, macht die Membranfiltration zu einer rentableren Technologie als andere traditionelle Methoden.
Die Wahl der Membranart ist ein wichtiger Faktor, um die Funktion und das optimale Ergebnis des Prozesses zu gewährleisten. Es gibt verschiedene Membrantypen, die sich je nach erforderlichem Filtergrad an unterschiedliche Anwendungen anpassen. Die gebräuchlichsten sind Spiralmembranen, Keramikmembranen, Edelstahlmembranen, Rohrmembranen, Hohlfasermembranen und Platten- & Rahmenmembranen.
Die Membranfiltration ist eine Drucktechnologie, die zur Trennung verschiedener Flüssigkeiten verwendet wird. Ihre unterschiedlichen Modalitäten sind Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose.
Umkehrosmose eignet sich besonders für Prozesse der Dehydratisierung, Konzentration/Trennung von Substanzen oder der Behandlung von Restflüssigkeiten. Einerseits ist sie sehr nützlich für die Konzentration gelöster oder suspendierter Feststoffe, andererseits für die Gewinnung einer abgelehnten Flüssigkeit mit sehr geringer Konzentration gelöster Feststoffe.
Ultrafiltration ist ein selektiver Trennprozess, der normalerweise zur Trennung von Milch, Molke und Proteinen verwendet wird. Sie konzentriert suspendierte Feststoffe und gelöste Stoffe mit einem Molekulargewicht von mehr als 1000. Die abgelehnte Flüssigkeit enthält organische gelöste Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht und Salz.
Nanofiltration wird üblicherweise für Demineralisierung, Farbentfernung und Entsalzung angewendet.
Mikrofiltration ist ein Niederdruckdurchflussprozess durch eine Membran zur Trennung von Kolloiden und suspendierten Partikeln im Bereich von 0,05 – 10 Mikrometern. Mikrofiltration wird für Fermentationen, die Klärung von Ansatzflüssigkeiten sowie die Klärung und Rückgewinnung von Biomasse eingesetzt.
Industrielle Anwendungen
Die Membranfiltration kann in einer unendlichen Anzahl von Industrien angewendet werden, in denen chemische Prozesse involviert sind. Die Lebensmittelindustrie mit wichtigen Spezifikationen in den Bereichen Molkerei und Zucker, die pharmazeutische, biotechnologische und chemische Branche sind Bereiche, in denen die Membranfiltration sehr nützlich sein kann.
Die Anwendung verschiedener Membranfiltrationstechniken in der Lebensmittelindustrie umfasst eine Vielzahl von Bereichen. Die gebräuchlichsten sind die Konzentration von Eiklar, die Klärung und Vorkonzentration von Fruchtsäften, die Konzentration und Extraktion der Aschen von Schweine-, Rinder- oder Knochen-Gelatine, die Klärung von Fleischlake zur Entfernung von Bakterien und Wiederverwendung der Lake, die Konzentration von Gemüse und Pflanzen wie Soja, Raps und Hafer sowie die Entfernung von Alkohol aus Wein und Bier.
Molkereiwirtschaft: Die Membranfiltration ist ein wertvoller Bestandteil des Produktionsprozesses, insbesondere bei der Herstellung von Molkereizutaten. Ihre Anwendungen lassen sich in drei Kategorien unterteilen: Anwendungen auf Milch, Anwendungen auf Molke und weitere Anwendungen wie geklärte Käselake.
Stärke- und Süßungsmittelindustrie: Der Hauptvorteil liegt in der Steigerung der Produktleistung, einschließlich der Klärung von Maissirupen wie Dextrose und Fructose, der Konzentration von Spülwasser aus Stärke, der Anreicherung von Dextrose, der Depyrogenisierung von Dextrosesirup und der Trennung/Konzentration von Maischewasser.
Zuckerindustrie: Die Membranfiltration kann verwendet werden, um unbearbeiteten Saft ohne den Einsatz von Primärklärern zu klären, wodurch viele Umweltprobleme eliminiert und die Qualität sowie die Leistung anderer traditioneller Methoden verbessert werden. Die Membranen können auch verschiedene Zuckerlösungen im Produktionsprozess klären, trennen und konzentrieren.
Chemische Industrie: Viele chemische Prozesse nutzen die Membranfiltration zur Entsalzung, Diafiltration und Reinigung von Farbstoffen, Pigmenten und optischen Aufhellern, zur Reinigung von Abwasser- und Spülwasserströmen, zur Konzentration und Dehydratisierung von Mineralien wie Kaolinton, Titandioxid und Calciumcarbonat, zur Klärung von Laugen, zur Herstellung von Polymeren oder zur Rückgewinnung von Metallen.
Pharmazeutische Industrie: Die Ernte von Zellen oder die Rückgewinnung von Biomasse ist ein wichtiger Schritt im Fermentationsprozess, insbesondere bei der Herstellung von Produkten wie Antibiotika. Die Filtration verbessert die Produktion sowie die Arbeitsbelastung des Bedieners und die Wartungskosten. Die Membranen sind auch ein Standardbestandteil der industriellen Produktionslinien für Enzyme, wenn Enzyme vor weiteren Prozessen konzentriert werden.