Filtrationssensation: Das Prinzip der Waschmaschine

„Signifikant“ ist eine Untertreibung. Bei gleicher Reinigungsleistung reduziert die Smart Filtration CIP-Software den Energieverbrauch um bis zu 46 %. Für eine große Molkenproteinfabrik, die einmal täglich einen CIP-Zyklus durchführt, bedeutet dies eine Energieeinsparung von bis zu 400 kWh pro Tag und fast 150.000 kWh pro Jahr – genug, um etwa 40 deutsche Haushalte ein Jahr lang mit Strom zu versorgen. 

Darüber hinaus wird durch die getakteten Reinigungskreisläufe weniger Energie zur Aufrechterhaltung der Temperaturen benötigt, so dass während der CIP-Reinigung deutlich weniger Kühlwasser benötigt wird. „Wenn man keine 400 Kilowatt hinzufügt, muss man auch keine 400 Kilowatt Wärme abführen“, sagt Mads Bjerre Andersen, Technical Sales Manager, Membrane Filtration Technologies bei GEA. „Dies ist ein weiteres gutes Beispiel für Effizienzsteigerungen – und wir sehen, dass Kunden wieder zu GEA Lösungen zurückkehren, weil unsere Betriebskosten (OPEX) jetzt viel niedriger sind als die unserer Mitbewerber.

Die Partnersoftware für Smart Filtration CIP ist Smart Filtration Flush, die das Spülen der Geräte steuert. „Der herkömmliche Ansatz besteht darin, die Länge des Spülzyklus anhand des verbrauchten Wasservolumens zu bestimmen. Das basiert auf Daten aus der Vergangenheit und ist daher nur eine Annäherung – und nicht optimal“, erklärt Mikkelsen. Dank moderner Sensortechnik misst die neue Software des Teams die Produkteigenschaften in Echtzeit, so dass die Bediener genau wissen, wann die einzelnen Prozessströme ausreichend gespült wurden. Sobald die Ergebnisse vorliegen, wird der Prozess gestoppt. „Die Spülzeit und die Wassermenge werden auf der Grundlage tatsächlicher Inline-Messungen und nicht anhand der verbrauchten Wassermenge optimiert“, sagt Mikkelsen.

Auch hier sind die Ergebnisse beeindruckend. Die Software reduziert den Frischwasserverbrauch während der CIP-Reinigung um bis zu 52 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Membranfiltrationssystemen. „Ein typischer Molkeproteinkonzentrationsprozess in der Milchindustrie erfordert zwei bis vier miteinander verbundene Filtrationssysteme – eine Konfiguration, die mehr als 100.000 Liter Wasser pro Reinigungszyklus erfordern kann“, erklärt Mikkelsen. „Heute wissen wir aus Systemtests, dass wir in solchen großen Anlagen bis zu 50.000 Liter Wasser pro Reinigung einsparen können und in kleineren Produktionen 500 bis 700 Liter pro CIP.“ Mit der Software könnte eine einzige große Anlage bis zu 100.000 Liter pro Tag und rund 36 Millionen pro Jahr einsparen – genug, um etwa 400 deutsche Haushalte zu versorgen. „Eine effizientere Spülung bedeutet auch, dass weniger Zeit für die CIP-Reinigung benötigt wird, was wiederum mehr Produktionszeit bedeutet“, sagt Mikkelsen. „Eine geringere Wasseraufnahme bedeutet auch eine geringere hydraulische Belastung des Abwassersystems.“

Digitalisierung mit Superkräften

Der Durchbruch ist ein Paradebeispiel dafür, wie die Digitalisierung für ressourcenschonende Innovationen genutzt werden kann – ein Kernziel der GEA-Strategie „Mission 2030“. Solche Ressourceneinsparungen werden in der Regel durch schrittweise Effizienzsteigerungen erreicht; in diesem Fall war es eher ein Sprung. „Manchmal findet man eine Lösung wie wir und stellt fest, dass man mit viel weniger Strom und Wasser auskommt, wenn man einfach nur einen kritischen Blick auf bestehende Prozesse wirft“, sagt Mikkelsen. „Und die Digitalisierung war ein Geschenk für uns. Wir erhalten viel mehr Informationen von Pumpen, Durchflussmessern und anderen Prozessinstrumenten und erfahren so, wie sich unterschiedliche Drehzahlen und Pumpen tatsächlich auf den Strom- und Wasserverbrauch auswirken. Es hat das Rätselraten aus dem Prozess genommen und bietet unseren Kunden eine enorme Hebelwirkung zur Steigerung der Kosteneffizienz ihrer Ressourcen.“

Das GEA Team installierte die CIP- und Spülsoftware kürzlich bei der Molkerei Ammerland in Norddeutschland. Als eine der größten und modernsten Molkereigenossenschaften der Welt produziert Ammerland täglich 400 Tonnen Käse, 60 Tonnen Butter und 160 Tonnen Milchpulver und exportiert die Hälfte seiner Produkte in mehr als 60 Länder. Im April 2024 rüstete der Ammerland Leistungsstandort Wiefelstede drei Membranfiltrationsanlagen mit der GEA Smart Filtration CIP and Flush Software nach, um die Reinigung der Membranfiltration zu optimieren. Dazu gehörte auch eine Membranfiltrationsanlage eines anderen Herstellers als GEA. Bis November 2024 hatte Ammerland den Wasserverbrauch um 48 % und den Energieverbrauch für den CIP-Prozess um bis zu 77 % gesenkt. 

„Man bedenke, wie viele Crossflow-Membranfiltrationsanlagen weltweit in Betrieb sind. Das Gesamtpotenzial zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Umweltbelastung ist beträchtlich“, sagt Mørk. „Es ist großartig zu sehen, wie diese digitale Lösung einen so großen Einfluss auf den Energieverbrauch hat.“