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Microfiltration System | Pall Corporation

Pall Aria Microfiltration System Pall Aria membrane systems are designed to meet the stringent requirements of dairy and other industries, producing high quality water irrespective from raw feed water variance.

Pall Aria™ Microfiltration System Consistently Clarifies River Water with High Turbidity Peaks

Product: Pall Aria AP system

 

With the increasing complexity of dairy equipment and operations, there is a growing trend towards more reliable and higher quality water treatment processes. In addition, as utilization of our water resources becomes more intensive, meeting demand may require using water from more challenging sources. In many cases, the water supply comes from a surface water source, often a river which may experience high turbidity peaks during rainfall events.

 

In the past, conventional clarification and media filtration have been used in many of these situations. However as these systems age and regulations tighten, these plants can have difficulty coping with peak turbidity loads. In some cases additional water treatment chemicals are required to maintain supply during a turbidity event; in other cases operation of the treatment plant is suspended until the event passes, an approach which can require considerable storage volumes of treated water.

 

Die Herausforderung

A leading dairy producer operating one of the world’s largest ingredient plants sourced process water from two rivers nearby, which was then treated with conventional clarification/filtration systems. To support the production of more than 60 tons of products per hour, including powders, dry salt cheese, cream and mozzarella, a consistent and regular supply of high quality water is critical.

 

On general day to day river water turbidity, the existing water treatment plant meets the site water quality and capacity requirements. However during high turbidity events the site water treatment plant encountered problems in handling the higher solids loading and the site’s water treatment capacity and quality decreases. Often the high turbidity events experienced at the site last for a few days. However the treated water storage capacity at the site is only a few hours. In extreme cases the high turbidity events can cause severe disruption and downtime for the production site due to the shortage of treated water.

 

The producer needed to review filtration requirements in order to constantly produce high quality water, regardless of the turbidity variations and spikes characterize their feed water.

 

 

The Solution:

Pall Aria Microfiltration System Pall Aria membrane systems are designed to meet the stringent requirements of dairy and other industries, producing high quality water irrespective from raw feed water variance. The Pall Aria modules use proprietary polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membrane technology with advanced bonding techniques for an exceptionally strong module design. 

 

The membranes have a nominal pore size of 0,1 μm and can remove suspended solids, bacteria, cysts and oocysts, organics and other contaminants from surface and ground water sources.

 

The highly porous PVDF membrane is the heart of the system, which means a system can be designed at higher sustainable fluxes compared to other membranes, or it can be operated with lower fouling resistance, lower pumping head pressure, or increased intervals between regeneration sequences — all of which have substantial operational benefits including operational flexibility when confronted with turbidity events.

 

To ensure maximum efficiency and lowest total cost of ownership, Pall has developed techniques to keep the membranes free of fouling materials. These are integrated as specific operating modes within the automation software.

 

• In normal conditions, water is filtered in direct mode outside-in through the hollow fiber. Depending on water quality, a small amount of the fluid may be recirculated, resulting in lower accumulation of foulants and debris on the membrane surface.

 

• Backwash, or simultaneous air scrubbing and reverse flow (SASRF) at regular intervals (every 15–120 minutes), results in sustained flux over a longer filtration time. Air is injected at low pressure into the feed side of the module as a mechanical process to remove debris and decrease the rate of overall trans-membrane pressure (TMP) increase. At the same time, filtrate that has been collected in the dedicated reverse flow tank is pumped in the reverse direction into the module. After a 30 second SASRF cycle, most if not all of the accumulated debris has been swept away to drain. A forward flush circulating feed water or filtrate at high velocity across the external surface of the membrane fibers completes the SASRF cycle.


• Enhanced flux maintenance (EFM) is another automated cycle that uses warm water with mild chemical solutions tailored to specific foulants that may be present. The time interval between EFM is user-defined and depends on the running conditions of the membrane. EFM is used to reduce the frequency at which a partially fouled membrane results in the system operating at less than peak efficiency. By allowing the membranes to operate at high flux rates, EFM enables a smaller system footprint resulting in floor space and facility cost savings, as well as a lower average TMP, generating pumping energy savings. The durable, strong and chemically resistant PVDF hollow fibers make this possible. They can be subjected to thousands of EFM cycles with no reduction in service life.

 

• While SASRF and EFM are designed to remove particulate matter and routine foulants, it may be occasionally necessary to perform a complete CIP process (typically monthly). This 2–step protocol using an acidic solution and a caustic solution with chlorine returns the modules to “nearly new” condition and can be performed hundreds of times over the life of the modules. Due to the low frequency of CIP operation, the process is semi-automated.

Pilot testing was performed at the dairy site over a period of 8 months to confirm the preliminary design parameters of the microfiltration (MF) system, including operating flux and flux maintenance processes. Pre-treatment with 2,5–5 ppm of polyaluminium chloride, selected from among flocculation chemicals used in the existing water treatment plant, directly injected into the pilot MF feed tank, was shown to be beneficial both during normal water conditions and high turbidity events.

 

SASRF cycles, every 15 to 20 minutes, and a daily EFM with 500 ppm of sodium hypochlorite proved to be highly efficient in maintaining the TMP below 1,5 bar during the turbidity events, with a flux of 65 lmh. The Pall MF pilot system was able to continue operating with feed water turbidity as high as 450 NTU. There was no need to shut down the MF system due to any high feed water turbidity events that were experienced during the trial period. At all times during the trial the MF filtrate turbidity remained below 0,1 NTU.

 

The Pall Aria microfiltration system demonstrated it could provide an uninterrupted supply of high quality water to the dairy site, from both river sources, during normal and high-turbidity events.

Tangentialflussfiltration steigert Ertrag und senkt Ausschuss

Bis zu 80 % des Extrakts in der überschüssigen Hefe, die sich nach der Gärung und Reifung am Tankboden ansammelt, kann jetzt wiedergewonnen anstatt entsorgt werden. Bier kann zurückgewonnen und beim Brauen mit einem Verhältnis von 5 % wieder beigemengt werden, ohne die Bierqualität zu beeinträchtigen. Das steigert den Ertrag und es muss insgesamt weniger Bier produziert werden. Daraus resultieren weniger CO2-Emissionen, geringerer Wasserverbrauch und gesenkte Produktionskosten. Zudem fallen weniger Abfälle an, wodurch die Entsorgungskosten …
Bis zu 80 % des Extrakts in der überschüssigen Hefe, die sich nach der Gärung und Reifung am Tankboden ansammelt, kann jetzt wiedergewonnen anstatt entsorgt werden. Bier kann zurückgewonnen und beim Brauen mit einem Verhältnis von 5 % wieder beigemengt werden, ohne die Bierqualität zu beeinträchtigen. Das steigert den Ertrag und es muss insgesamt weniger Bier produziert werden. Daraus resultieren weniger CO2-Emissionen, geringerer Wasserverbrauch und gesenkte Produktionskosten. Zudem fallen weniger Abfälle an, wodurch die Entsorgungskosten sinken und weniger BSBs und CSBs an die Umgebung abgegeben werden.
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Craftbierbrauer bewahrt Image und mindert Verluste

Obwohl Bier aufgrund seiner Eigenschaften wie niedrigem pH-Wert, Ethanolkonzentration und niedriger Sauerstoffgehalt einem geringen Bakterienwachstum unterliegt, können bestimmte verderbniserregende Bakteriengattungen, darunter Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus und Megasphaera, Fremdaromen, Trübheit und Schärfe verursachen. Derartige Qualitätsdefizite machen das Produkt unbrauchbar und verursachen oft wirtschaftliche Einbußen und Rufschädigungen. Während des gesamten Prozesses muss eine Kontamination durch unerwünschte Mikroben verhindert werden, um schlussendlich die gewünschte Güte des Biers zu erreichen. Wie …
Obwohl Bier aufgrund seiner Eigenschaften wie niedrigem pH-Wert, Ethanolkonzentration und niedriger Sauerstoffgehalt einem geringen Bakterienwachstum unterliegt, können bestimmte verderbniserregende Bakteriengattungen, darunter Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus und Megasphaera, Fremdaromen, Trübheit und Schärfe verursachen. Derartige Qualitätsdefizite machen das Produkt unbrauchbar und verursachen oft wirtschaftliche Einbußen und Rufschädigungen. Während des gesamten Prozesses muss eine Kontamination durch unerwünschte Mikroben verhindert werden, um schlussendlich die gewünschte Güte des Biers zu erreichen. Derartige Kontamination kann aus der Umgebung stammen, oder von den Zutaten (einschließlich der Hefe), der Luft und dem Wasser, das mit dem Produkt in Kontakt kommt.
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Pall Aria™ System bewahrt Produzenten von Mineralwasser in Flaschen vor Werksschließungen

Quellwasser ist eine wertvolle natürliche Ressource, die gründlich gereinigt werden muss, bevor sie als hochreines, optisch ansprechendes Produkt in die Läden gelangt. Filtration ist dabei ein wichtiger Prozessschritt, um dauerhaft eine hohe Produktqualität zu erzielen. Jedoch können die Kosten für die Filtration je nach Qualität des Quellwassers hoch liegen. Einwegfilter sind zwar technisch gut umsetzbar, jedoch über lange Sicht angesichts schwieriger oder wechselnder Quellwasserqualität wirtschaftlich nicht nachhaltig.
Quellwasser ist eine wertvolle natürliche Ressource, die gründlich gereinigt werden muss, bevor sie als hochreines, optisch ansprechendes Produkt in die Läden gelangt. Filtration ist dabei ein wichtiger Prozessschritt, um dauerhaft eine hohe Produktqualität zu erzielen. Jedoch können die Kosten für die Filtration je nach Qualität des Quellwassers hoch liegen. Einwegfilter sind zwar technisch gut umsetzbar, jedoch über lange Sicht angesichts schwieriger oder wechselnder Quellwasserqualität wirtschaftlich nicht nachhaltig.
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Microflow System zur Reinigung von Käse-Salzlake ermöglicht eine Kostenamortisation innerhalb von nur 10 Monaten

Die Methode des Salzens durch Einlegen in Salzlake wird weltweit bei der Herstellung zahlreicher Käsesorten angewendet. Durch das wiederholte Eintauchen in die Salzlake bilden Fett, Quarkteilchen sowie akkumulierte Proteine und andere Bestandteile des Käses eine nährstoffreiche Umgebung für salzbeständige Mikroorganismen. Mehrfach verwendete Salzlake kann somit zum Sammelbecken unerwünschter Mikroorganismen werden, beispielsweise von gas- oder pigmentproduzierenden Bakterien, Hefe- und Schimmelpilzen oder salzresistenten pathogenen Mikroorganismen, die zu einer Kreuzkontamination des Käses führen und seine Qualität beeinträchtigen. Daher muss im Interesse …
Die Methode des Salzens durch Einlegen in Salzlake wird weltweit bei der Herstellung zahlreicher Käsesorten angewendet. Durch das wiederholte Eintauchen in die Salzlake bilden Fett, Quarkteilchen sowie akkumulierte Proteine und andere Bestandteile des Käses eine nährstoffreiche Umgebung für salzbeständige Mikroorganismen. Mehrfach verwendete Salzlake kann somit zum Sammelbecken unerwünschter Mikroorganismen werden, beispielsweise von gas- oder pigmentproduzierenden Bakterien, Hefe- und Schimmelpilzen oder salzresistenten pathogenen Mikroorganismen, die zu einer Kreuzkontamination des Käses führen und seine Qualität beeinträchtigen. Daher muss im Interesse einer konstanten Herstellungsqualität eine sorgfältige Kontrolle der Salzlake und des Salzungsvorgangs sichergestellt werden. Darüber hinaus steht die Entsorgung der Salzlake zunehmend im Mittelpunkt des Interesses. Volumenbegrenzungen führen vielerorts zu einer zunehmenden Nachfrage nach Wiederaufbereitung der Salzlake, um auf diese Weise die Betriebskosten zu senken und die Umweltbelastung so gering wie möglich zu halten.
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SUPRApak™ Technologie hilft Brennereien ihre Spirituosenqualität zu steigern und gleichzeitig Betriebskosten zu reduzieren

Die Filtration von Spirituosen ist überaus komplex und kann eine hohe Herausforderung für den Anwender darstellen. Dabei gilt es Trübungsverursacher zuverlässig aus den Spirituosen abzutrennen, ohne die qualitätsfördernden Bestandteile des Produkts negativ zu beeinträchtigen. Traditionell werden für diese Aufgabenstellung Filterschichten eingesetzt. Die Schichten bestehen aus einem einzigartigen Material-Matrix, der eine ideale Kombination aus Adsorption und Tiefenfiltration ermöglicht. Damit wird eine sehr schonende und effiziente Abtrennung der Spirituosentrübungsverursachern sichergestellt. Dies macht sie zur idealen Lösung zum Entfernen von Trübungen in Spirituosen. Filterschichten sind in mehreren Feinheitsgraden für ein breites Anwendungsspektrum erhältlich, von der …
Die Filtration von Spirituosen ist überaus komplex und kann eine hohe Herausforderung für den Anwender darstellen. Dabei gilt es Trübungsverursacher zuverlässig aus den Spirituosen abzutrennen, ohne die qualitätsfördernden Bestandteile des Produkts negativ zu beeinträchtigen. Traditionell werden für diese Aufgabenstellung Filterschichten eingesetzt. Die Schichten bestehen aus einem einzigartigen Material-Matrix, der eine ideale Kombination aus Adsorption und Tiefenfiltration ermöglicht. Damit wird eine sehr schonende und effiziente Abtrennung der Spirituosentrübungsverursachern sichergestellt. Dies macht sie zur idealen Lösung zum Entfernen von Trübungen in Spirituosen. Filterschichten sind in verschiedenen Feinheitsgraden für ein breites Spirituosen-Anwendungsspektrum erhältlich, und können für die Filtration von Likören, zur Abtrennung von Kältetrübungen bei braunen Spirituosen bis hin zur Partikelabscheidung aus weißen Spirituosen eingesetzt werden. Die Schichtenfiltergestelle erlauben dabei eine flexible Anpassung an die vorliegenden Chargengrößen, und gewünschten Stundenleistungen durch geeignete Auswahl der jeweils erforderlichen Schichtenanzahl.
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Klärfiltrationssysteme für Fermenterbrühe bei der Herstellung von Lebensmittel- und Futterzusätzen

Produzenten von Lebensmittel- und Futterzusätzen, wie Aminosäuren, organische Säuren und Vitamine, nutzen Fermentationsprozesse als Grundlage ihrer Produktion. Biotechnologische Prozesse in der modernen Industrie verwenden sorgfältig ausgewählte und gereinigte mikrobielle Zellkulturen, um immer vielfältigere Zusatzstoffe herzustellen und die Produktivität zu steigern. Bei der Fermentation vermehren sich die Mikroorganismen in industriellen Bioreaktoren. Kohlenhydrate dienen dabei oftmals als Energiequelle. Die Bedingungen für das mikrobielle Wachstum werden genau kontrolliert, z. B. …
Produzenten von Lebensmittel- und Futterzusätzen, wie Aminosäuren, organische Säuren und Vitamine, nutzen Fermentationsprozesse als Grundlage ihrer Produktion. Biotechnologische Prozesse in der modernen Industrie verwenden sorgfältig ausgewählte und gereinigte mikrobielle Zellkulturen, um immer vielfältigere Zusatzstoffe herzustellen und die Produktivität zu steigern. Bei der Fermentation vermehren sich die Mikroorganismen in industriellen Bioreaktoren. Kohlenhydrate dienen dabei oftmals als Energiequelle. Die Bedingungen für das mikrobielle Wachstum werden genau kontrolliert, z. B. die Belüftung, die Umwälzgeschwindigkeit, die Temperatur, der pH-Wert und andere Parameter. Die Gärung kann wenige Stunden oder mehrere Tage dauern. Die metabolischen Endprodukte der Mikroorganismen sind die Grundlage für viele der heute verwendeten Zusatzstoffe.
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Cider-Produzent maximiert seinen Ertrag und steigert Kapazitäten mit dem Oenoflow™ HS System

Filtration ist ein zentraler Vorgang in der modernen Cider-Produktion, damit ein sichtbar klares und haltbares Produkt erreicht wird. Früher wurde Cider mit Kieselgur oder schichtenbasierter Filtration geklärt. Doch aufgrund des günstigeren, einfacheren Betriebs und der geringeren Abfallmenge haben sich Crossflow-Filtrationssysteme wie das Pall Oenoflow XL System im letzten Jahrzehnt immer stärker durchgesetzt.
Filtration ist ein zentraler Vorgang in der modernen Cider-Produktion, damit ein sichtbar klares und haltbares Produkt erreicht wird. Früher wurde Cider mit Kieselgur oder schichtenbasierter Filtration geklärt. Doch aufgrund des günstigeren, einfacheren Betriebs und der geringeren Abfallmenge haben sich Crossflow-Filtrationssysteme wie das Pall Oenoflow XL System im letzten Jahrzehnt immer stärker durchgesetzt.
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Filtrationslösungen zur sicheren Abtrennung von wärmeresistenten, acidophilen Bakterien

Trinkfertiger Tee, Fruchtsäfte und Fruchtgetränke, kohlensäurehaltige Softdrinks und andere alkoholfreie Getränke unterliegen aufgrund von wärmeresistenten, acidophilen Bakteriensporen (TAB) der Gefahr von mikrobiellem Verderb. Die thermoacidophilen Sporen gelangen durch den Kontakt mit landwirtschaftlichen Rohstoffen, bei der Fruchtsaftproduktion oder durch Kontamination von Getränkezusatzstoffe wie z.B. Süßstoffe, Saft- und Teekonzentrate oder Geschmacksstoffe, Essenzen und Farbstoffe aus natürlichen Extrakten in das Getränk.
Trinkfertiger Tee, Fruchtsäfte und Fruchtgetränke, kohlensäurehaltige Softdrinks und andere alkoholfreie Getränke unterliegen aufgrund von wärmeresistenten, acidophilen Bakteriensporen (TAB) der Gefahr von mikrobiellem Verderb. Die thermoacidophilen Sporen gelangen durch den Kontakt mit landwirtschaftlichen Rohstoffen, bei der Fruchtsaftproduktion oder durch Kontamination von Getränkezusatzstoffe wie z.B. Süßstoffe, Saft- und Teekonzentrate oder Geschmacksstoffe, Essenzen und Farbstoffe aus natürlichen Extrakten in das Getränk.
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Querstrom-Trubfilter sorgt bei Yalumba für Effizienz und Wirtschaftlichkeit

Die Rückgewinnung von Wein aus Weintrub stellt für Weinkellereien eine der anspruchsvollsten Filtrationsarten dar. Auf der einen Seite bedeutet die hohe Konzentration und Variabilität von Schwebstoffen eine begrenzte Auswahl an geeigneten Filtrationstechnologien, andererseits wird durch strenge Umweltvorschriften und Nachhaltigkeitsprogramme der Druck erhöht, die Abfallmengen zu reduzieren. Traditionell erfolgt die Trubfiltration mit Filterhilfsmittelsystemen wie Vakuumdrehfiltern oder Kammerfilterpressen. Zwar bieten diese Systeme meist eine gute volumetrische Rückgewinnung des in den Feststoffen enthaltenen Weins, …
Die Rückgewinnung von Wein aus Weintrub stellt für Weinkellereien eine der anspruchsvollsten Filtrationsarten dar. Auf der einen Seite bedeutet die hohe Konzentration und Variabilität von Schwebstoffen eine begrenzte Auswahl an geeigneten Filtrationstechnologien, andererseits wird durch strenge Umweltvorschriften und Nachhaltigkeitsprogramme der Druck erhöht, die Abfallmengen zu reduzieren. Traditionell erfolgt die Trubfiltration mit Filterhilfsmittelsystemen wie Vakuumdrehfiltern oder Kammerfilterpressen. Zwar bieten diese Systeme meist eine gute volumetrische Rückgewinnung des in den Feststoffen enthaltenen Weins, aber ihnen haften auch Nachteile an, die die Weinqualität beeinträchtigen können. Die offene Bauweise ermöglicht die Aufnahme von Sauerstoff und der zurückgewonnene Wein muss oft weiter verarbeitet werden. Der Wein wird meist wertmäßig heruntergestuft und in Verschnitten verwendet, anstatt zur Originalcharge zurückgeführt zu werden.
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