Ultraschallunterstützte Ultrafiltration
- Die Ultrafiltration (UF) wird in der Milchindustrie häufig zur Konzentrierung von Molke eingesetzt.
- Ultraschallunterstützte Ultrafiltrationsverfahren steigern die Effizienz der Trennprozesse bei der Ultrafiltration von Molkelösungen.
- Hielscher Ultrasonics bietet verschiedene Möglichkeiten, Hochleistungsultraschall in Ultrafiltrationssysteme zu integrieren.
Ultraschallunterstützte Membranfiltration
Werden Flüssigkeiten und Suspensionen mit leistungsstarkem Ultraschall behandelt, entstehen Kavitation, Blasenkollaps und Mikrostrahlen. Hielscher Ultrasonics nutzt diese intensiven Ultraschallkräfte, um die Fluiddynamik, die Durchflussraten und den Durchtritt durch Membranen zu verändern. Die ultraschallunterstützte Abtrennung von Partikeln aus Flüssigkeiten durch Filtration bietet verschiedene Vorteile: Die Durchflussrate durch eine Filtermembran lässt sich deutlich erhöhen, wenn Leistungsultraschall in der Nähe des Filters eingesetzt wird. Dadurch wird die Filtration wesentlich effizienter. Zu den Vorteilen zählen ein höherer Durchsatz, eine gleichbleibende Produktqualität und eine längere Membranlebensdauer, da Ultraschall Ablagerungen und Verstopfungen beseitigt.
Wirkungen von Ultraschall
Die Viskositätsreduktion durch Ultraschall führt zu deutlich höheren Durchflussraten. Weitere Vorteile sind:
- Steigerung der Produktionsleistung um 10% oder mehr
- Senkung der gesamten fixen und variablen Kosten
- geringere Abfüllverluste und Kosten für die Abfallbehandlung
- geringerer Kühlbedarf
- geringe Investitionskosten und höhere Gewinne
- Amortisation in weniger als einem Jahr
Ultraschallgeräte
Hielscher Ultrasonics verfügt über fundierte Kenntnisse in der Konfiguration und Installation des geeigneten Ultraschallsystems, um die Effizienz und die Produktionsleistung Ihres Sprühtrockners zu optimieren. Abgestimmt auf die Produktionslinie bietet Hielscher verschiedene Möglichkeiten, Hochleistungsultraschall zur Viskositätsreduktion von Proteinlösungen einzusetzen. Alle unsere industriellen Ultraschallsysteme sind für den intensiven Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen ausgelegt und können 24/7 betrieben werden. Dank ihres geringen Platzbedarfs lassen sie sich problemlos in bestehende Produktionslinien nachrüsten. Ein geringer Wartungsaufwand und eine benutzerfreundliche Bedienung sind weitere Vorteile.
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Literatur/Quellen
- D. Liu, E. Vorobiev, R. Savoire, J.-L. Lanoisellé (2013): Comparative study of ultrasound-assisted and conventional stirred dead-end microfiltration of grape pomace extracts. Ultrason. Sonochem. 20, 2013. 708–714.
Über Filtrationsverfahren
Die Ultraschallbehandlung kann in Mikrofiltrations-, Ultrafiltrations- und Nanofiltrationssystemen eingesetzt werden. Die ultraschallunterstützte Membranfiltration wird erfolgreich zur Ultrafiltration und Nanofiltration in der chemischen und pharmazeutischen Produktion sowie in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung eingesetzt. Die Filtration von Milch und Milchproteinen zählt zu den wichtigsten Anwendungen der Ultraschallfiltration.
Ultrafiltration (UF)
Die Ultrafiltration ist ein Membranfiltrationsverfahren, bei dem die Milch eine dünne, poröse Membran durchströmt, um ihre Bestandteile nach ihrer Größe zu trennen. Bei der Ultrafiltration wird mittlerer Druck eingesetzt. Die Ultrafiltration lässt die kleineren Laktose-, Wasser-, Mineralstoff- und Vitaminmoleküle durch die Membran passieren, während die größeren Protein- und Fettmoleküle zurückgehalten und konzentriert werden. Die Entfernung von Wasser und Laktose verringert das Milchvolumen und senkt dadurch die Transport- und Lagerkosten. Die Ultrafiltration macht die Käseherstellung effizienter. In der Milchindustrie wird die Ultrafiltration zur Herstellung von Molkenproteinkonzentrat (WPC) und Milchproteinkonzentrat (MPC), zur Standardisierung des Proteingehalts von Käsereimilch, zur Entkalkung von Permeaten sowie zur Verringerung des Laktosegehalts von Milch eingesetzt.
Nanofiltration (NF)
Die Nanofiltration ist ein Membranfiltrationsverfahren, bei dem die Flüssigkeit die Membran unter mittlerem bis hohem Druck passiert. Nanofiltrationsmembranen haben Porengrößen von 1–10 Nanometern und damit kleinere Poren als die bei der Mikrofiltration und Ultrafiltration eingesetzten Membranen. In der Milchindustrie wird die Nanofiltration hauptsächlich zur (teilweisen) Demineralisierung von Molke, zur Entfernung von Laktose für die Herstellung laktosefreier Milch oder zur Verringerung des Molkevolumens eingesetzt.