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: LF06-6 LAUGENFILTRATION

2 TÄTIGKEITSSCHWERPUNKTE SET Kreislaufführung von Reinigungs- und Spülwässer bei Produktionsprozessen. L3 L L FRM ohne. Realisierungsstufen: Produktionsfluß Produktionsfluß Miet-Testanlagen Reinigungswässer + Engineering online-oberflächen spannungsmessung 3 Spülwässer Bad Reinigen Bad SET Spülen Bad Bad Bad 3 Bad 4 Umkehr Osmose SET 3 SET 4 Frischwasser Abwasserfreie Kreislaufführung nachfolgende Produktionsschritte zur Prozess- Optimierung SET Rückführung der verschleppten Chemie online-oberflächenspannungsmessung und bedarfsgerechte Tensid-Dosierung Kontrolle der Tenside in der letzten Zone Getränke Stufe Metall/Blech Stufe -4 PET-Recycling Stufe -4 Entsorger Membran-Biologie 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 weil sauberer Verschleppungsmenge Nachlauge geringer weil Transportsystem sauberer Nachlauge Warmwasser Warmwasser Kaltwasser LAUGE 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 Entschäumer Chemie Steinverhütung Desinfektion Sequestrierung Wasserhärte Grundsätzliches: Techniken zur Messung der Tensid-Konzentration (3)(4) Hauptlauge Warmwasser Nachlauge Warmwasser Kaltwasser - bei höheren Konzentrationen ==> Blasen-Tensiometer = Dynamische Messung z.b. Bäder + Zonen der FRM - bei geringen Konzentrationen ==> Ring/Platte-Tensiometer = statische Messung z.b. Ausspülwasser gereinigte Flasche Prozess-Parameter Flaschenreinigungsmaschine: - CSB - NaOH - Trübung - Soda - Oberflächenspannung - nadditiv mit Blasen-Tensiometer (3) (4) - Frischwasser - ph - Verschleppung - Leitfähigkeit 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 Flaschenreinigungs-Prozess 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 ] /m N [m g n u n a s p n e c h rflä e b O Luft Wasser Statische Methoden Ringtensiometer Oberfläche Kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) Tensidteilchen in der Oberfläche Sättigung der Oberfläche Bildung von Mizellen 0, Konzentration [mg/l] Dynamische Methoden Blasendrucktensiometer Ring- oder Plattentensiometer zur Messung der statischen Oberflächenspannung im Ausspülwasser der gereinigten Flasche ==> Qualitätsparameter Blasendrucktensiometer zur Messung der dynamischen Oberflächenspannung in den Bäder und Zonen der Flaschenreinigungsmaschine ==> 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 physikalische Schmutz- und Mikroorganismensperre Hauptlauge Nachlauge Warmwasser Warmwasser Kaltwasser : ==> Membranfiltration der Hauptlauge % Trübungsreduzierung - > 40 % CSB-Reduzierung - Verschleppungs-Reduzierung - höhere Reinigungswirkung der - besserer Wärmeübergang durch saubere Wärmetauscher - weniger Reinigungsarbeiten - bessere Mikrobiologie - weniger Glaskorrision durch Soda- Reduzierung Messung Oberflächenspannung (OS) mit Blasern-Tensiometer (dynamische Oberflächenspannungsmessung): ==> 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 Messung Oberflächenspannung mit Ring/Platte-Tensiometer (statische Oberflächenspannungsmessung): ==> Messung des Qualitäts-Parameters OS im Ausspülwasser der gereinigten Flasche (EXTERN) Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: TK-SET

8 Dynamische Oberflächenspannung (Blasentensiometer) (): Tensidkonzentration + Reinigungskraft + Membranfiltration und der Analyse-Parameter dynamische Oberflächenspannung Dyn. Oberflächenspannung () Die dyn. Oberflächenspannung ist der zentrale Parameter für die oberflächenaktiven Stoffe im Wasser. Tenside sind stark oberflächenaktive Stoffe. 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). Wichtig ist, daß in der Kaltwasserzone die dyn. Oberflächenspannung annähernd den Frischwasserwert von 7, mn/m erreicht. Frischwasser 7, mn/m () Messung der dynamischen Oberflächenspannung () und vereinfachte Darstellung des Reinigungsprinzipes der Tenside in der Luft Reinigerlösung Mizelle gebundene Tenside Kapillare Luft freie Tenside Glas / Kunststoff Dispergierter Pigmentschmutz 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. 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 Copyright: SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg, Tel Internet: ANALYSE_ERGEBNIS

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

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

16 BRAUEREIEN Bärenbräu, Herborn 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 (4 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 Selters, Löhnberg Selters ( Anlagen) Gasteiner Mineralwasser, Bad Gastein Ardey Quelle, Dortmund Harzer Brunnen, Goslar Vöslauer Mineralbrunnen, Bad Vöslau 8 Referenzen STAHL-AL-VERARBEITENDE INDUSTRIE 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 (3 Anlagen) Bregal Arcelor Mittal, Bremen Plus-Minus-Coating, Westerburg (4 Anlagen) Wendel, Dillenburg Schumacher Schraubenfabrik, Hilchenbach PVA, Asslar Franke Blefa, Kreuztal (3 Anlagen) Andritz/Constellium, Biesheim F 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) ThyssenKrupp Nirosta, Krefeld SET GmbH, Kasseler Str. 44, Dillenburg SET-Dillenburg@T-Online.de Internet: REFERENZEN