SCRIPT LAUGENFILTRATION: MEMBRANFILTRATION DER HAUPTLAUGE AN FLASCHENREINIGUNGSMASCHINEN

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1 SCRIPT LAUGENFILTRATION: MEMBRANFILTRATION DER HAUPTLAUGE AN FLASCHENREINIGUNGSMASCHINEN KOSTEN- UND QUALITÄTSOPTIMIERUNG AN FLASCHENREINIGUNGSMASCHINEN - Tätigkeitsschwerpunkte - Prinzip - Foto s-anlage -4 m³/h - Analyse-Konzept - Methoden der Oberflächenspannungs-Messung (dynamische + statische) - Dynamische Oberflächenspannung - Tensidkonzentration - Reinigungskraft - Membranfiltration - Foto nbäder + Spülzonen von Flaschenreinigungsmaschinen ohne + mit - Analyse-Ergebnis: Flaschenreinigungsmaschine ohne + mit - Beispiel Brauerei Flaschenreinigungsmaschine ohne + mit : -- Foto-Dokumentation -- Verlauf der Prozess-Parameter - Referenzen Höhere Reinigungswirkung der Chemie, aufgrund der sauberen. ANLAGENGRÖSSEN: Filtratleistung bis 4 m³/h Membrane + Durchlässigkeit der Reinigungschemie: - Natronlauge => voller Durchlass - Additiv => voller Durchlass - Tenside => überwiegend Durchlass. Durch eine saubere, verbunden mit einer belagfreien Flaschenreinigungsmaschine, lassen sich erhebliche technische-, kaufmännische- und Qualitäts-Verbesserungen erzielen. ZUM TESTEN ==> MIET-ANLAGE Analyse der Ist-Situation vor- und bei sbetrieb ==> als Entscheidungsgrundlage! Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: LAUGENFILTRATION-05-JULI (LF05-JULI)

2 TÄTIGKEITSSCHWERPUNKTE SET L3 L L FRM ohne Kreislaufführung von Reinigungs- und Spülwässer bei Produktionsprozessen.. Realisierungsstufen: Produktionsfluß Miet-Testanlagen Produktionsfluß + Engineering Reinigungswässer online-oberflächen spannungsmessung 3 Spülwässer Reinigen nachfolgende Produktionsschritte Spülen Frischwasser Bad Bad Bad SET Bad Bad 3 Bad Bad Bad 4 Bad Abwasserfreie Kreislaufführung Umkehr Osmose SET 3 zur ProzessOptimierung SET 4 Rückführung der verschleppten Chemie SET Kontrolle der Tenside in der letzten Zone online-oberflächenspannungsmessung und bedarfsgerechte Tensid-Dosierung Getränke Stufe Metall/Blech Stufe -4 Entsorger Membran-Biologie PET-Recycling Stufe -4 Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de TÄTIGKEITSSCHWERPUNKTE

3 PRINZIP LAUGENFILTRATION AN EINER FLASCHENREINIGUNGSMASCHINE L3 L L FRM ohne Beim Einsatz einer (LF) an der Hauptlauge wird permanent während des Produktionsprozesses der eingetragene Schmutz entfernt. Die saubere bewirkt eine hohe Reinigungswirkung für: -- das Produkt Flasche -- den nwärmetauscher -- das Flaschentransportsystem + den Tank -- die Spritzdüsen. Schmutzkonzentration geringer Verschleppungsmenge geringer Nachlauge weil sauberer LAUGE weil Transportsystem sauberer Nachlauge Warmwasser Warmwasser Kaltwasser Membranfiltration < 0,05 µ FILTRAT Daraus ergeben sich folgende Vorteile + Einsparpotentiale: ==> Verschleppungs-Reduzierung ==> Energieeinsparung ==> geringere Wartungs- und Instandhaltungskosten ==> Reduzierung ntemperatur ==> verbesserte Hygiene ==> konstante Reinigungsqualität ==> Reduzierung Reinigungsaufwand ==> Einsparung der Sedimentation ==> geringerer Chemiebedarf (kein/weniger Neuansatz, weniger nachschärfen) Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de PRINZIP-LF-05

4 FOTO LAUGENFILTRATIONS-ANLAGE MIT -4 m³/h FILTRATLEISTUNG Ablauf Filtrat Zulauf Zulauf Aus Konzentrat Aus Papierschlamm Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel / SET-Dillenburg@T-Online.de / Internet: / FOTO---4qmh

5 ANALYSE-KONZEPT GLÄSERNE FLASCHENREINIGUNGSMASCHINE (VOR + BEI BETRIEB LAUGENFILTRATION) vom Kunden: ==> Mikrobiologie alle Bäder + Zonen (Zeitgleich zu SET Proben+Analysen) HL +NL + WW + WW + WW3 + KW + Frischwasser + Restwasser Flasche + Produkt/abgefüllte Flasche Dosiermengenermittlung gereinigter Flaschen pro Laufstunde Chemie nadditiv Chemie Steinverhütung Entschäumer Hauptlauge Nachlauge Warmwasser Desinfektion Sequestrierung Wasserhärte Warmwasser - bei höheren Konzentrationen ==> Blasen-Tensiometer = Dynamische Messung z.b. Bäder + Zonen der FRM Kaltwasser Prozess-Parameter Flaschenreinigungsmaschine: - CSB - Trübung - Oberflächenspannung mit Blasen-Tensiometer (3) (4) - ph - Leitfähigkeit Grundsätzliches: Techniken zur Messung der Tensid-Konzentration (3)(4) - NaOH - Soda - nadditiv - Frischwasser - Verschleppung Prüfung / Bewertung Flaschenreinigungs-Prozess - bei geringen Konzentrationen ==> Ring/Platte-Tensiometer = statische Messung z.b. Ausspülwasser gereinigte Flasche Qualitäts-Parameter gereinigte Flaschen: (Labor Kunde/Extern) z.b. nach VLB drei Standbeine der Flaschenreinheit () Flaschenreinheit-Analyse im Ausspülwasser der gereinigten Flasche Analyse auf: - CSB < 5 mg/l - nichtionische Tenside < 0,5 mg/l - Oberflächenspannung mit Ring/Platte-Tensiometer (3) > 55/60 mn/m () Prüfung / Bewertung gereinigter Flaschen auf Reinigungs-Qualität Dokumentation Ist-Situation + Verbesserungsvorschläge Optimierung der Prozess-Parameter bewirkt Optimierung der Qualitäts-Parameter Flaschenreinheit Literatur: () Kunzmann C; Orzinski M.; Schildbach S; Ahrens A.: Einsparungspotenziale in der Flaschenreinigungsmaschine, Teil : Methodik. in Brauwelt Nr. 4/4 (004), Seite ( ) Glas, K.: Oberflächenspannung - ein zunehmend aktuelles Thema in der Brauerei. Der Weihenstaphaner /999, Seite 98-0 ( 3) Snoyek, M.: Ring- oder Blasendrucktensiometer? Welche Technik ist für die Tensidkonzentrationsmessung besser geeignet? Krüss GmbH Borsteler Chausee Hamburg. Dezember 04. ( 4) Dynamische Oberflächenspannung und Tenside Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: ANALYSE-KONZEPT-SET

6 OBERFLÄCHENSPANNUNGS-MESSUNG: METHODEN IN ABHÄNGIGKEIT VON DER TENSIDKONZENTRATION Quelle: Snoyek, M.: Ring- oder Blasendrucktensiometer? Krüss GmbH Borsteler Chausee Hamburg Oberhalb der CMC sind Unterschiede der Tensidkonzentration nur mit dynamischen Methoden messbar Kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) 70 ] m / N m [ g n u n n a p s n e h c lä fr e b O Dynamische Methoden Blasendrucktensiometer Statische Methoden Ringtensiometer Luft 5 Wasser Oberfläche Tensidteilchen in der Oberfläche Sättigung der Oberfläche Bildung von Mizellen 0 0, Konzentration [mg/l] Ring- oder Plattentensiometer zur Messung der statischen Oberflächenspannung im Ausspülwasser der gereinigten Flasche Blasendrucktensiometer zur Messung der dynamischen Oberflächenspannung in den Bäder und Zonen der Flaschenreinigungsmaschine ==> Qualitätsparameter ==> Prozessparameter Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: OS

7 TECHNOLOGIE-KONZEPT: KOSTEN- UND QUALITÄTSOPTIMIERUNG AN FLASCHENREINIGUNGSMASCHINEN DURCH MEMBRANFILTRATION DER HAUPTLAUGE Spritzdüsen für die Innen- und Aussenabspritzung mit Filtrat Hauptlauge physikalische Schmutz- und Mikroorganismensperre Warmwasser Warmwasser Kaltwasser Nachlauge Messung Oberflächenspannung (OS) mit Blasern-Tensiometer (dynamische Oberflächenspannungsmessung): : ==> Membranfiltration der Hauptlauge % Trübungsreduzierung - > 40 % CSB-Reduzierung - Verschleppungs-Reduzierung - höhere Reinigungswirkung der - besserer Wärmeübergang durch saubere Wärmetauscher - weniger Reinigungsarbeiten - bessere Mikrobiologie - weniger Glaskorrision durch SodaReduzierung ==> Optimierung des Prozess-Parameters Tensidgehalt in der Flaschenreinigungsmaschine - Tensidgehalt in der bedarfsgerecht an die Schmutzbelastung einstellen - Reduzierung der Tensidverschleppung - Reduzierung der Frischwasser - Maschinenstop bei Unterschreitung des Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Messung Oberflächenspannung mit Ring/Platte-Tensiometer (statische Oberflächenspannungsmessung): ==> Messung des Qualitäts-Parameters OS im Ausspülwasser der gereinigten Flasche (EXTERN) Internet: TK-SET

8 Dynamische Oberflächenspannung (Blasentensiometer) (): Tensidkonzentration + Reinigungskraft + Membranfiltration Messung der dynamischen Oberflächenspannung () und vereinfachte Darstellung des Reinigungsprinzipes der Tenside in der und der Analyse-Parameter dynamische Oberflächenspannung Dyn. Oberflächenspannung () Kapillare Luft Luft Die dyn. Oberflächenspannung ist der zentrale Parameter für die oberflächenaktiven Stoffe im Wasser. Tenside sind stark oberflächenaktive Stoffe. Reinigerlösung freie Tenside Bei Zugabe von Tensid in das Reinigungsmedium sinkt die Oberflächenspannung ab. Wenn die freien Tenside den Schmutz von der Oberfläche ablösen, sind diese am Schmutz gebunden und die dyn. Oberflächenspannung steigt an (Tensidverbrauch). Mizelle gebundene Tenside Wichtig ist, daß in der Kaltwasserzone die dyn. Oberflächenspannung annähernd den Frischwasserwert von 7, mn/m erreicht. () Dispergierter Pigmentschmutz Glas / Kunststoff Die freien Tenside in der lösen den Schmutz von der Oberfläche ab und binden diesen als dispergierten Pigmentschmutz. Mit der Membranfiltration werden kontinuierlich die Schmutzteilchen aus der entfernt. Die freien Tenside passieren überwiegend die Membrane. Das Meßprinzip der dyn. Oberflächenspannung mit einem Blasentensiometer, nutzt das Anlagerungsbestreben der freien Tenside an der Luftblase der Kapillare. Die Anzahl der angelagerten Tenside verändern den Luftdruck in mn/m in der Blase ==> die Oberflächenspannung. Frischwasser 7, mn/m Je sauberer die ist, umso mehr freie Tenside erfüllen die Reinigungsaufgabe, den Schmutz von der Oberfläche abzulösen und diesen als dispergierten Schmutz in Schwebe zu halten. ==> Darum hat die Membranfiltration die Aufgabe, den dispergierten Schmutz aus der zu entfernen und damit eine maximale Reinigungskraft der Chemie zu ermöglichen. Vereinfacht ==> freier Tensidgehalt = Reinigungskraft Quelle (): Script, SITA-Messtechnik GmbH Gostritzer Str Dresden Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: OS

9 OPTISCHER EINDRUCK DER LAUGENBÄDER + SPÜLZONEN EINER FLASCHENREINIGUNGSMASCHINE OHNE + MIT LAUGENFILTRATION Proben der Bäder einer Faschenreinigungsmaschine ohne FW KW WW WW NL L3 L L FW KW WW WW NL L3 L L Konz. Filtrat Proben der Bäder einer Faschenreinigungsmaschine mit Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel / SET-Dillenburg@T-Online.de / Internet: / F-FRM-OHNE-MIT-LF

10 OHNE LAUGENFILTRATION ANALYSE-ERGEBNIS MIT LAUGENFILTRATION dyn. Oberflächenspannung im KW + WW nicht nahe Frischwasserqualität dyn. Oberflächenspannung (mit Blasentensiometer) der Bäder + Zonen ohne Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel wenn dyn. Oberflächenspannung im KW + WW nahe Frischwasserqualität, dann "gute" statische Oberflächenspannung im Ausspülwasser der gereinigten Flasche SET-Dillenburg@T-Online.de dyn. Oberflächenspannung (mit Blasentensiometer) der Bäder + Zonen mit Internet: ANALYSE_ERGEBNIS

11 FOTO-DOKUMENTATION: BEISPIEL-BRAUEREI FLASCHENREINIGUNGSMASCHINE Fl/h MEMBRANFILTRATION DER LAUGE MIT FILTRATABSPÜLUNG INNEN + AUSSEN Reduzierung Trübung 80 => NTU 94 % : OHNE LAUGENFILTRATION 88 NTU 608 mg/l 06 NTU 4 60 mg/l 33 NTU mg/l 80 NTU mg/l Nachlauge 3 Frischwasser Kaltwasser Warmwasser Warm wasser 0, NTU 4,36NTU 9,0 mg/l 4,89 NTU 5,9 mg/l 95, NTU 37 mg/l : MIT LAUGENFILTRATION,4 NTU 957 mg/l 3,9 NTU 6 mg/l NTU 39 mg/l,96 NTU 36 mg/l NTU mg/l 3 Filtrat Konzentrat Frischwasser Kaltwasser Warmwasser Warm wasser Nachlauge 0,5 NTU 0,44 NTU 4,84 mg/l,08 NTU 7,58 mg/l 7,35 NTU 7,0 mg/l 40,3 NTU 99 mg/l

12 Warmwasser : OHNE LAUGENFILTRATION Reduzierung Trübung 9 => 7,3 NTU 9 % : MIT LAUGENFILTRATION Warmwasser Kaltwasser : OHNE LAUGENFILTRATION : OHNE LAUGENFILTRATION Reduzierung Trübung 4,4 => 0,44 NTU 90 % Reduzierung Trübung 4,9 =>, NTU 78 % : MIT LAUGENFILTRATION Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg : MIT LAUGENFILTRATION F-BEISPIEL-BRAUEREI-FRM-LAUGENFILTRATION

13 PROZESS-PARAMETER BEISPIEL BRAUEREI FLASCHENREINIGUNGSMASCHINE Fl/h MEMBRANFILTRATION DER LAUGE MIT FILTRATABSPÜLUNG INNEN + AUSSEN TRÜBUNG (NTU) NL L 3 L L OBERFLÄCHENSPANNUNG (mn/m) mit Blasentensiometer NL 300 L 3 00 L 00 L 0 NIO TENSIDE (mg/l) NL L 3 L L FW KW WW WW FW KW WW WW FW KW WW WW

14 CSB (mg/l) NaOH (%) , , NL L 3 L L 0,5 0 NL L 3 L L CSB (mg/l) 0,8 0,7 0,6 SODA (%) ,5 0, KW WW WW 0,3 0, 0, 0 NL L 3 L L Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg BEISPIEL-BRAUEREI-PROZESSPARAMETER-ÜBERSICHT-Q

15 Referenzen BRAUEREIEN STAHLVERARBEITENDE INDUSTRIE Bärenbräu, Herborn ThyssenKrupp-Nirosta, Dillenburg (6 Anlagen) ThyssenKrupp-Nirosta, Düsseldorf (3 Anlagen) ThyssenKrupp-Nirosta, Krefeld (4 Anlagen) Rasselstein ThyssenKrupp; Andernach ( Anlagen) Salzgitter Flachstahl, Salzgitter Mannesmann-Hoesch, Hamm Rittal, Herborn ( Anlagen) Rittal, Rittershausen ( Anlagen) Bregal Arcelor Mittal, Bremen Plus-Minus-Coating, Westerburg (4 Anlagen) Wendel, Dillenburg Schumacher Schraubenfabrik, Hilchenbach PVA, Asslar Franke Blefa, Kreuztal ( Anlagen) Ustersbacher Brauerei, Ustersbach ( Anlagen) Paderborner Brauerei, Paderborn Krombacher Brauerei, Krombach (6 Anlagen) Oettinger Brauerei Gruppe: - Brauerei Dessow Dessow - Brauerei M`Gladbach M`Gladbach (3 Anlagen) - Schweriner Schlossbrauerei - Brauerei Gotha ( Anlagen) Eschweger Klosterbruerei, Eschwege Einsiedler Brauhaus, Chemnitz Alsfelder Brauerei, Alsfeld Stieglbrauerei zu Salzburg Bofferding Brauerei, Luxembourg Dortmunder Actien-Brauerei, Dortmund (3 Anlagen) Appenzeller Brauerei, Appenzell Binding Brauerei, Frankfurt BRUNNEN Rhönsprudel, Weyers Bionade, Ostheim Adelholzener Alpenquellen, Adelholzen ( Anlagen) Merziger Fruchtsäfte, Merzig Hassia, Bad Vilbel Vilsa-Brunnen, Vilsen (3 Anlagen) Bad Pyrmonter Brunnen (Vilsa-Gruppe), Bad Pyrmont Bad Driburger Brunnen, Bad Driburg Bad Liebenwerda Mineralquellen, Bad Liebenwerda Wittenseer Brunnen, Groß Wittensee Salvus Brunnen, Emsdetten Förstina Mineralsprudel, Eichenzell Bad Meinberger Brunnen, Bad Meinberg RheinfelsQuellen, Duisburg (4 Anlagen) Burkhardt Fruchtsäfte, Laichingen Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel PET-RECYCLING PKR-PET-Recycling, Beselich ( Anlagen) Vogtland PET, Plauen ( Anlagen) STF, Aicha vorm Wald (3 Anlagen) Rhenus, Gelsenkirchen (3 Anlagen) Texplast, Bitterfeld MEMBRAN-BIOLOGIE Lindenschmidt KG, Krombach (3 Anlagen) Online-Messung Oberflächenspannung + bedarfsgerechte Tensiddosierung ThyssenKrupp Nirosta, Düsseldorf ( Anlagen) ThyssenKrupp Nirosta, Dillenburg ( Anlagen) SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: REFERENZEN-05

16 PRINZIP LAUGENFILTRATION UND ZUSAMMENFASSUNG DER VORTEILE + EINSPARPOTENTIALE (Praxis-Beispiel 60 L3 000 L Fl./h L FRM) FRM ohne Beim Einsatz einer n-membranfiltration (LF) an der Hauptlauge wird permanent während des Produktionsprozesses der eingetragene Schmutz entfernt. Die saubere bewirkt eine hohe Reinigungswirkung für: -- das Produkt Flasche -- den nwärmetauscher -- das Flaschentransportsystem + Behälter -- die Spritzdüsen. Daraus ergeben sich folgende Vorteile + Einsparpotentiale: ==> Verschleppungs-Reduzierung ==> Energieeinsparung ==> geringere Wartungs- und Instandhaltungskosten ==> Reduzierung ntemperatur ==> verbesserte Hygiene ==> geringerer Chemiebedarf (kein/weniger Neu- ==> Reduzierung FRM-Reinigungsaufwand ==> Einsparung der Sedimentation ansatz, weniger nachschärfen) ==> konstante Reinigungsqualität ==> Reduzierung Spritzkranz-Verschmutzung Filtrat-Abspülung: Schmutz + Mikroorganismen-Sperre LAUGE Schmutzkonzentration geringer sauberer: Reduzierung Trübung % Verschleppungsmenge geringer: schmutzig: 0 ml/fl x Fl/h = 00 l/h Transportsystem Nachlaugesauberer sauber: 0 ml/fl x Fl/h = 600 l/h FILTRAT Reduzierung von Verschleppungen mg/l NTU Luft Kapillare Luft % reduziert % reduziert Reinigerlösung Mizelle freie Tenside Dispergierter Pigmentschmutz Fl/h; hj/ gebundene Tenside Glas / Kunststoff Nachlauge Warmwasser Warmwasser Kaltwasser Frischwasser Schmutzentfernung SET-n- Membranfiltration Filtrat -4 m³/h ca. 70 % der elektr. Anschlussleistung geht in die Erwärmung der 70-90% Trübungs-Reduzierung der bewirkt 70-90% Trübungs-Reduzierung der Spülen bewirkt Qualitäts-Optimierung Flaschenreinheit reduzierte Verschleppung ==> Chemieeinsatz ohne bei 0 ml/fl. Verschleppung, %: Additiv 0,35 %: ES 700 ppm: Einsparung: % Potential Potential Potential Potential Potential Potential reduzierte Verschleppung + Chemiekonzentration ==> Verschleppung 0 ==> 5 ml/fl, % ==>,9 % Additiv 0,35 % ==> 0,0 % ES 700 ppm ==> 00 ppm Einsparung: % Praxis-Beispiel: Fl./h; h/jahr; reduzierte Verschleppung 5-0 ml/fl. reduzierte ntemperatur T von 8 => 77 C? Einsparung: 40 T /J mm Belag: Einsparung 3 T /J mm Belag:65 T /J Einsparung: 3-65 T /J sauberer nwärmetauscher Frischwasser- Reduzierung 30 => 0 ml/fl Einsparung: 4 T /J saubere Flaschenträger und -zellen durch weniger Belagmasse wird weniger Energie zum Erwärmen benötigt Einsparung: 3 T /J - höhere Reinigungs wirkung der - bessere Mikrobiologie - weniger graue Flaschen sondern glänzende Flaschen - reduzierte Wartungsund Instandhaltungskosten - Qualitäts-Optimierung Flaschenreinheit Einsparung: Bewertung von Kunden Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de ZUSAMMENFASSUNG-PRINZIP-LAUGENFILTRATION-6 Potential