CIP, Reinigung von Membrananlagen

Bedarfsgerecht statt starr programmiert reinigen

Individualisierte CIP bezeichnet massgeschneiderte Cleaning-in-Place-Reinigungsverfahren, die präzise auf Produkt, Membrantyp, Art der Verschmutzung sowie die jeweiligen Prozessbedingungen abgestimmt sind.

Der Umstieg auf moderne Dosierstationen, die Additive gezielt beimischen, zahlt sich aus. Individualisierte Reinigungslösungen arbeiten schneller, effizienter und deutlich präziser als konfektionierte Systeme. Zudem werden die Membranen nicht durch unnötige Chemikalien belastet.

Schneller als Standardreinigungen: Individualisierte Reinigungen gehen schneller als vordefinierte Standardreinigungen. Dadurch wird die Membrananlage schneller wieder verfügbar.

Keine Verschwendung: Das was gebraucht wird, statt Überdosierung.

Vorbereitet für KI: Dank modularem Aufbau, vorbereitet für KI.

Braucht es das? Absolut. Im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und höchste Anforderungen an die Lebensmittelsicherheit ist dieser Schritt folgerichtig und zukunftsorientiert.

Ist meine Membrananlage wirklich sauber?

Da die Membranfläche nicht zugänglich ist, kann die gereinigte Oberfläche nicht visuell kontrolliert werden.

Aktuell existiert kein analytisches Verfahren, das eine vollständige Rückstandsfreiheit über die gesamte Membranfläche eindeutig bestätigen kann.

Für Betreiber bedeutet das: Reinigung ist eine Annahme – kein vollständig messbarer Zustand.

Mehr Einblick in den Prozess

Um zu verstehen, wie Membranen verschmutzen und wie sich Reinigungsstrategien optimieren lassen, genügt eine Momentaufnahme – etwa die Untersuchung eines aufgeschnittenen Moduls – nicht.

Entscheidend ist die systematische Beobachtung und Auswertung des Prozesses über die Zeit.

Fouling entsteht nicht abrupt, sondern entwickelt sich schrittweise. Es handelt sich um einen dynamischen Vorgang, bei dem sich Art, Struktur und Zusammensetzung der Ablagerungen kontinuierlich verändern. Durch das Verständnis dieser zeitlichen Entwicklung lassen sich gezielte und wirksame Reinigungsstrategien ableiten.

Um wirksame und produktspezifische Reinigungsstrategien zur Entfernung dieser Beläge entwickeln zu können, ist ein realitätsnaher Einblick in die → Fouling-Mechanismen erforderlich. So kann nachvollzogen werden, wie sich Ablagerungen während der Filtration auf der Membranoberfläche sowie innerhalb der Porenstruktur bilden und verändern. Auf dieser Grundlage können individualisierte CIP-Prozesse gezielt ausgelegt, angepasst und nachhaltig optimiert werden.

Mehr Transparenz im Membranprozess

Um den Mechanismen der Verschmutzung auf die Spur zu kommen, installieren wir – projektbezogen – unsere Membran-Messzellen → HEXAMEM im Bypass in die bestehende Membrananlage beim Kunden. In den Messzellen sind Flachmembranen installiert, die denselben hydraulischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind wie die im Betrieb eingesetzten Membranmodule.

Schematische Darstellung von vier im Bypass geschalteten Messzellen HEXAMEM. In den Messzellen herrschen identische Druck- und Temperaturverhältnisse sowie dieselbe stoffliche Zusammensetzung wie in der Hauptleitung. Über die mikroprozessorgesteuerte Rotationsgeschwindigkeit des Magnetrührers können reproduzierbare und definierte Strömungsverhältnisse erzeugt werden.

Damit wird das Fouling der Anlagenmodule unter realen Betriebsbedingungen repräsentativ in den Messzellen reproduziert. Auch Prozess- und Reinigungsbedingungen sind identisch. Dadurch lassen sich Reinigungsstrategien und -parameter unter realen Betriebsbedingungen untersuchen und bewerten – ohne Eingriff in den laufenden Produktionsprozess.

Die Testzellen lassen sich einzeln öffnen, sodass die darin befindlichen Membranen gezielt untersucht werden können. Dadurch ist es möglich, zeitliche Abläufe, beispielsweise während der Filtration oder Reinigung, zu analysieren.

Vier im Bypass parallel betriebene Messzellen werden zeitlich versetzt ausser Betrieb genommen. Zum jeweiligen Abschaltzeitpunkt verbleibt das auf der Membran gebildete Fouling unverändert auf der Oberfläche. Durch diese gestaffelte Stilllegung entstehen Proben mit definiertem Foulingzustand zu unterschiedlichen Filtrationszeiten. In anschliessenden Laboruntersuchungen kann der Mechanismus des Foulingprozesses analysiert werden.

Das gleiche Vorgehen ist auch während des Reinigungsprozesses möglich. Mehrere im Bypass betriebene Messzellen können zeitlich versetzt aus der Reinigung genommen werden. Auf den Membranen verbleibt jeweils der Zustand zum Zeitpunkt der Abschaltung, sodass definierte Zwischenstufen des Reinigungsfortschritts konserviert werden. Durch die anschliessende Laboranalyse werden die Effekte einzelner Reinigungssequenzen direkt sichtbar.