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TFF technology increases yield and reduces waste streams

Breweries using Pall’s KerafluxTM Tangential Flow Filtration (TFF) technology increase yield and reduce waste streams

Übersicht

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.

 

High quality yeast (accrued as a byproduct of beer recovery) can be recovered and sold to other industries such as the cosmetic, pharmaceutical or animal feed industries. The benefits of recovery result in increased brewery profitability, lower environmental impact, reduced use of valuable resources and a very short and attractive ROI on the equipment used to achieve it.

 

Die Herausforderung

A brewery with an annual production capacity of 4.000.000 hl wanted to reduce production costs. A volume of approximately 500 hl of surplus yeast collected per day at the bottom of the tanks after fermentation and maturation. With 250 production days per year this equated to a total volume of 125.000 hl, equivalent to more than 3% of the brewery’s annual beer production. If recovered this yeast beer mixture offered the potential to increase the yield and reduce the overall production costs. An additional target benefit for the brewery was to reduce the burden on the environment and save valuable resources.

 

Die Lösung

Pall installed a Keraflux-TFF (Tangential Flow Filtration) System for yeast management using 3 x 2 Membralox® HCB series multi-channel ceramic membranes. The surplus yeast from production had an average ratio of 50% fermentation yeast to 50% maturation yeast. Approximately 500 hl of the mixture was held in a 1.200 hl tank, having a dry matter of approx. 11% and an extract of approx. 11,5 ° Plato, cooled to 5 °C and stored under CO2 pressure of 1,2 bar. To recover the beer the mixture was fed into the Keraflux TFF system at a constant flow at 9 °C, controlled by a chiller.

 

For increased energy efficiency the pumps were frequency controlled, starting at approximately 50% of the maximum frequency. Filtration stops when the filtrate flux falls below 50% of the initial flow of 15 hl/h or if the dry matter reaches a value between 17% and 20%, which is yeast specific. Usually filtration stops by reaching the dry matter concentration. The flux is mostly constant due to the high degree of automation and control mechanisms. During the complete filtration process neither intermediate cleaning nor back flushing is necessary. Each filtration cycle lasts about 21 hours after which time a 2 hour cleaning process takes place (Includes one step: NaOH of 80 °C and a concentration of 2 – 3%). An additional weekly clean with 1% HNO3 and 0,5% membrane cleaner is also conducted.

 

Beer recovery process

In a detailed example, 472 hl yeast beer mix with an initial dry matter of 10,8 % was filtered. 252 hl of beer was recovered from this mixture and blended back into the production process. The high quality of the recovered beer allows it to be blended directly back into the process without further filtration. When using other technologies such as centrifuges for beer recovery, the beer has to be blended back into the process prior to fermentation. For optimal utilization of this technology the beer should be blended back into the process as late as possible.

 

As a byproduct of the beer recovery, 220 hl of high quality yeast with a dry matter of 17,5% was recovered. This value was consciously chosen by the brewery as the yeast should be in a good condition to be pumped. The target was to reach values above 16% dry matter and a beer quality turbidity value below 0,7 EBC at 90 °. One hl of recovered beer is calculated by the brewery to be worth 10€. With an average 250 hl of beer recovered per day operating 250 production days per year, the brewery can recover 62.500 hl beer; a cost benefit of 625.000€ per year. Under these brewery specific circumstances this resulted in a very attractive ROI of 1,2 years. As the system is fully automated, no additional operators were employed. The system fully satisfies the customer requirements and helps him increase the yield and reduce his environmental impact.

 

Another brewery with the same process optimization intentions used high gravity brewing enabling Pall to use diafiltration to increase the yield of the overall process. Diafiltration is the process of adding water to the surplus yeast to increase extract and alcohol recovery by a wash out effect. The advantage of this method is that it achieves a high recovery rate. The whole process follows a fully automated procedure.

 

Separation starts without adding water until the dry matter is at 14% when diafiltration begins. The whole process is controlled by the measurement of the ° Plato and ends at a defined brewery specific value. Using diafiltration the yield can be increased up to 80%. The aim of this brewery was to reduce the yeast levels and to recover more beer. In a detailed example, 460 hl of yeast beer mix with 15,5 ° Plato were filtered. With diafiltration and the wash out effect by adding water, 564 hl with 10,1 ° Plato could be recovered, equivalent to an extract yield of 80%.

 

Die Vorteile

Using the Keraflux-TFF System for yeast management, breweries can significantly reduce their processing costs, use less resources such as water and lower their overall impact on the environment. The examples given above showed the following benefits:

 

  • Up to 80% extract recovery
  • High quality beer for back blending prior to filtration
  • Turbidity of recovered beer at 90 ° below 0,7 EBC
  • Reduction of total production volumes by 1,6%
  • Reduced CO2 and water footprint
  • Reduced waste stream
  • Reduced disposal costs
  • Reduced BOD’s and COD’s returned to the environment
  • High quality yeast for sale with 17,5% dry matter
  • Attractive equipment ROI of 1,2 years

 

Kontakt mit Lebensmitteln und Wasser

Please contact Pall Corporation for product applicability to specific National legislation and Regional regulatory requirements for food and water contact use.

 

Über Pall Corporation

Pall Corporation is the largest and most diverse filtration, separation, and purification company in the world. Pall serves the food and beverage industries with advanced membrane filtration technology and systems engineered for reliability and cost-effectiveness. Easy to install and simple to use, our systems satisfy a wide range of filtration requirements. Our Total Fluid Management approach offers customers solutions to address the needs of an entire process, encompassing filtration products, services, systems and training.

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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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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