Projekt 06630/01

Vorversuche zur Reduzierung des Wasserverbrauches durch Rückgewinnung von Wasser aus den Prozeßwässern des Fruchtsaftbetriebes

Projektdurchführung

WeserGold Getränkeindustrie GmbH & Co. KG
Auf der Behrn 3 - 5
31737 Rinteln

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Firma WeserGold füllt eine große Anzahl von verschiedenen Getränken ab, die ein häufiges Umstellen von einer Saftsorte auf die andere auf ein und derselben Anlage erfordern. Die Projektziele der Firma WeserGold betrafen die Reduzierung des Produktionswasserverbrauchs und der Wasserabgabe an die städtische Kläranlage Rinteln sowie die Aufbereitung und Kreislaufführung von Laugen zur Reinigung von Tanks und Rohrleitungen (CIP bedeutet: cleaning in place). Im Projekt sollte vordringlich versucht werden, Wasser aus den Saft-Wasser-/ Saftgemischen, die beim Wechsel einer Saftsorte auf Abfüllanlagen und bei Reinigung von Rohwarentanks anfallen, wieder zurückzugewinnen. Abwasserfrachten und Abwassermengen sollten auf diese Weise reduziert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Vorversuch sollten Erkenntnisse über die richtige Prozessfolge, die Messtechnik und die Verwertungsmöglichkeiten des wiedergewonnenen Wassers und der Saftreste gewonnen werden. Des Weiteren sollten über die Grenze der Rückgewinnbarkeit des Wassers und des Saftes, die chemisch-technische Zusammensetzung des wiedergewonnenen Prozesswassers und der Säfte sowie über die mikrobiologische Beschaffenheit Daten gesammelt werden.
Um die Anlage im großtechnischen Maßstab auslegen zu können, wurde die tatsächliche Praxis in einem möglichst kleinen vergleichbaren Maßstab (5.000 l) nachgestellt. Einzelne Teilströme und Bereiche des Produktionsbetriebes wurden in die Untersuchung mit einbezogen, wie Restwasser von Tanks, Mischphasen der Kreislaufreinigung, Rückläufe von Anlagen, Mischphasen aus der Rohwarenverarbeitung und Reinigung von Kreislauf- und Waschmaschinenlaugen.

Die Großanlage übernimmt den gesamten Mischwasserhaushalt bestehend aus Prozesswasser/ Saft und Laugereinigung aus dem gesamten Betrieb. Die Großanlage ist der Kläranlage vorgeschaltet und leitet sämtliche in Frage kommenden Wasser in die entsprechenden Vorratstanks, von denen aus die Weiterbearbeitung innerhalb der Anlage erfolgt. Die Anlagenwässer wurden aufgetrennt nach den im Betrieb zu verarbeitenden Prozesswässern und Saftresten. Darüber hinaus reinigt die Anlage die Laugen aus der CIP-Anlage, aus den Flaschenwaschmaschinen und aus den Reinigungswassern der Rohwarenverarbeitung.


Ergebnisse und Diskussion

Über die durchgeführten Versuche liegt der Kurzbericht von September 2000 vor.
Verschiedene verdünnte Fruchtsäfte (Roter Traubensaft, Multivitaminsaft, Karottensaft, Schwarzer Johannisbeersaft, klarer Apfelsaft, trüber Apfelsaft, Tropicalsaft, Bananennektar) sowie Zutatengemische, wie sie beim Ausdrücken aus den Rohrleitungen anfallen, wurden mit Hilfe einer gemieteten Umkehrosmose-Versuchsanlage in Saftreste und Prozesswasser aufgetrennt. Dabei sollte die Filtrationsleistung, das Rückhaltevermögen für bestimmte Saftinhaltsstoffe und die Reinigbarkeit der Membranen
überprüft werden.

Die einzelnen Säfte zeigten unterschiedliches Verhalten bei der Wasserabtrennung. Die klaren Säfte waren ohne Probleme zu filtrieren. Bei den Multivitaminsäften kam es zu einem sehr starken Verblocken der Strömungskanäle im Modul. Um zu bewerten, inwieweit hier die Fruchtpürees und die übrigen Zutaten eine Rolle spielten, wurden u.a. Zutatengemische wie Vitamine, Fruchtsäure und ebenfalls Carotine untersucht. Die Zutatengemische waren für die Verblockung nicht verantwortlich. Im wesentlichen konnte die Verblockung auf die püreehaltigen Anteile zurückgeführt wer-den.

Insgesamt wurden 15 Versuchsserien gefahren. Nach jedem Versuch wurde eine Reinigung durchgeführt und im Anschluss daran der Wasserfluss gemessen. Bis zum 7. Versuch musste ein erheblicher Abfall der ur-sprünglichen Permeatleistung um etwa 45 % festgestellt werden, der sich dann auf dem niedrigen Niveau stabilisierte. Es zeigte sich, dass eine enzymatische Reinigung von mindestens einer Stunde erforderlich ist. Bei Säften, die die Membran zum Verblocken brachten, musste die Reinigung auf 12 bis 16 Stunden ausgedehnt werden. Durch die enzymatische Reinigung alleine konnte der Wasserfluss nicht wiederhergestellt werden. Es musste zusätzlich eine alkalische Reinigung nachfolgen.

Die Rückhaltung der Membran für organische Stoffe und Mineralstoffe war nicht zufriedenstellend. Die Rückhaltung für die Mineralstoffe Kalium, Magnesium, Calcium lag bei etwa 98 bis 99 %. Im Permeat wurden CSB-Gehalte (organische Substanzen) von etwa 200 bis 400 mg/l ermittelt, die eine Wiederverwertung des Permeates als Prozesswasser einschränkten. Es wurde versucht, diese Werte in einer zweiten Umkehrosmosestufe zu reduzieren. Die Gehalte konnten um 80 bis 90 % reduziert werden. Das Rückhalteergebnis ist für eine Wiederverwertung jedoch nicht ausreichend.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Kontaktadresse: Firma WeserGold Getränkeindustrie GmbH & Co. KG, Auf der Behrn 3 - 5, 31737 Rinteln, Ansprechpartner: Herr F. Driessen, Tel. 05751/404-0, Fax -169.

Die Ergebnisse wurden in Fachkreisen diskutiert und werden über die beteiligten Partner sowie dem Verband der Fruchtsaftindustrie Interessierten zur Verfügung gestellt.


Fazit

Das besondere Interesse der Umweltstiftung an der Durchführung des Projektes und damit an der Förderung eines Unternehmens wie WeserGold lag in der Erwartungshaltung, dass ein Großunternehmen mit ebenso großen Projektpartnern in der Lage sein würde, ein Problem modellhaft zu lösen, das für eine Vielzahl von Lebensmittelflüssigkeiten verarbeitende Betriebe von großer Bedeutung ist: die prozessintegrierte Rückgewinnung von Produktresten und -strömen aus den Rohrleitungssystemen und deren Peripherie sowie die Vermeidung des Abschlages und der Verschleppung von Produkten in das Abwasser.
Aufgrund der Verblockungsprobleme, der unbefriedigenden Rückhaltung organischer Substanzen durch die Membranen, sowie des extrem hohen Aufwandes für die Reinigung wird eine wirtschaftliche Durchführung des Prozesses zur Aufreinigung von Mischphasen nach den Erfahrungen der Firma WeserGold leider von den Beteiligten als fragwürdig beurteilt. Insofern wurde das Projekt nach Beendigung der Vorversuche abgebrochen und nicht erfolgreich abgeschlossen.