Vinasse ist ein honigartiger, dunkelbrauner Sirup, der unter anderem bei der Hefeproduktion anfällt. Pro t trockener Hefe entstehen etwa 8 – 10 t Vinasse. Das Standardverfahren der Aufbereitung in der Hefeindustrie ist die Eindampfung, um den Trockenstoff als Futter- oder Düngemittel zu verwenden. Dr. Maik Geerken, Koch Separations Solutions, berichete auf der Achema Pulse, wie man diesen Reststoff mit Hilfe einer Kombination aus Umkehrosmose und Nanofiltration vorkonzentrieren kann, um eine nachfolgende Eindampfung zu entlasten.
Die Prozessentwicklung
Ausgangspunkt der Prozessentwicklung war der Wunsch eines Hefeproduzenten, seine Produktion auszuweiten ohne gleichzeitig eine Erneuerung bzw. Erweiterung der Eindampfanlage vornehmen zu müssen. Deshalb sollte die Vinasse mittels Membranfiltration um einen Faktor 3 – 4 aufkonzentriert werden. Wenn es darum geht, einer Lösung ausschließlich reines Wasser zu entziehen, bietet sich die Umkehrosmose an. Wenn aber schon die Rohlösung einen sehr hohen osmotischen Druck hat, ist mit diesem Prozess die gewünschte Aufkonzentrierung nicht zu erreichen. Koch entwickelte daraufhin ein zweistufiges Verfahren mit einer Umkehrosmose- und einer Nanofiltrationsstufe. Die Nanofiltration lässt kleine gelöste organische Moleküle und einen Teil der Salze mit dem Filtrat durch die Membran passieren. Das Filtrat ist nicht so rein und farblos wie bei der Umkehrosmsoe, dafür ist aber die osmotische Druckdifferenz an der Membran nicht so hoch, und dem Konzentrat der Umkehrosmose kann dadurch weiteres Wasser entzogen werden. Das Filtrat der Nanofiltration wird recycelt.
Die Entwicklung des Verfahrens geschah zunächst im Labor, wo ein Konzentrat mit 20 °Brix erzeugt werden konnte. Im nächsten Schritt, der Pilotierung vor Ort, waren die erreichbaren Flüsse unter Real-Life-Bedingungen nicht so hoch. Der Prozess für die Erzeugung eines Konzentrats von 15 °Brix wurde mit insgesamt 800 Stunden Testbetrieb der Umkehrosmose und 400 Stunden Testbetrieb der Nanofiltration weiter optimiert. Die in der Pilotierung gewonnenen Daten flossen in ein robustes Model zur Auslegung der technischen Anlage ein.
Das System im Industriemaßstab
Für die endgültige Installation im Betrieb wurde die fertige Anlage auf zwei Skids vormontiert. Auf einem, etwas kleinerem Skid befanden sich alle Pumpen, Behälter und Steuerungselemente und auf dem größeren beide Membranstufen. Die Skids wurden vor Ort durch Koch-Mitarbeiter mit Kabeln und Rohrleitungen verbunden. Auch nach der Inbetriebnahme und dem ersten Produktionslauf mit voller Kapazität steht der Systemlieferant mit seinem Serviekonzept KSS Assist zur Seite.
