artikel

Vriesconcentreren goedkoper

Algemeen

IceCon is een vernieuwde, gepatenteerde methode voor vriesconcentreren. Het systeem voor het indikken van oplossingen vergt minder investeringen en het energiegebruik is lager dan van het bestaande vriesconcentratieproces. Bovendien is het toe te passen als onderdeel van afvalwaterbehandeling. Niro Process Technology, onderdeel van de GEA groep, ontwikkelde het systeem met steun van SenterNovem.

Vriesconcentreren dateert uit de jaren zeventig. Het proces is vooral bedoeld voor toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie, zoals het indikken van sappen, koffie en zuivel, en is een alternatief voor indampen.

Aan de meest gebruikte methode om water te onttrekken aan een oplossing met behulp van een verdamper kleven namelijk nadelen. Bart Schreurs, projectmanager bij Niro Process Technology in Den Bosch: “Bij verdampen ontsnappen ook vluchtige bestanddelen. Bij producten als koffie en sappen is dat ongewenst. Die vluchtige bestanddelen vormen immers wezenlijke onderdelen van de smaak. Bij afvalwaterbehandeling wil je niet dat eventuele schadelijke stoffen vrijkomen bij de verdamping.”

Vriesconcentratie scheidt water uit een oplossing af door het te laten bevriezen. Schreurs: “Het is een heel goede methode, waarbij nagenoeg alle smaak- en geurstoffen in het concentraat achterblijven. Bovendien is het een energiezuinige en efficiënte manier van concentreren.”

Prijs
Vriesconcentreerinstallaties hebben ook een nadeel ten opzichte van verdampers: de prijs. Een conventionele (‘skid mounted’) vriesconcentreerinstallatie die een voeding van 450 l/h splitst in 300 l/h schoon water en 150 l/h concentraat, vraagt ongeveer € 1.000.000 aan investeringen. Een verdamper van gelijke omvang kost circa € 400.000, inclusief benodigd leidingwerk en appendages.

Niro-PT specialiseert zich in het bouwen van de vriesconcentreerinstallaties. Figuur 1 toont een schema van een conventionele installatie. De voeding, een verdunde oplossing, stroomt door de gekoelde, geschraapte warmtewisselaar (de kristallisator) waar kristallisatie plaatsvindt. Het mengsel van concentraat en kleine ijskristallen gaat naar een rekristallisatievat. De ijskristallen groeien daar uit tot grotere kristallen, die met een filter uit het concentraat worden verwijderd. Het gefilterde concentraat wordt teruggeleid naar de warmtewisselaar. In de rekristallisator ontstaat een mengsel van steeds meer grote kristallen en steeds verder geconcentreerd concentraat. Zodra het concentraat de gewenste samenstelling heeft, wordt een mengsel van grote kristallen en concentraat vanuit de rekristallisator naar een speciale waskolom gevoerd. Daar worden ijs en concentraat van elkaar gescheiden. Een hulpcircuit van warm water laat het ijs smelten en uiteindelijk wordt het als zeer zuiver water afgevoerd.

IJsfilter
Een belangrijke oorzaak van de hoge kosten van conventionele vriesconcentreerinstallaties is het ijsfilter in de rekristallisator. Dat filter zorgt er voor dat de ijskristallen in het concentraat voldoende groot worden om de waskolom goed te laten werken. Door de aanwezigheid van dat filter komt de installatie onder druk te staan. Zowel de warmtewisselaar als de rekristallisator moeten daarom als drukvaten worden uitgevoerd. Dit maakt ze duur.
Niro-PT heeft nu een verbeterd proces ontwikkeld dat dit nadeel niet kent. “Een belangrijk duwtje in de rug bij deze ontwikkeling was de ondersteuning door SenterNovem in het kader van het BSE-programma”, zegt Schreurs.

Drukloos
Het verbeterde proces, IceCon genoemd, is afgebeeld in figuur 2. Het maakt gebruik van een verbeterde waskolom die het mogelijk maakt een goede afscheiding te krijgen met kleinere ijskristallen dan vroeger. Daardoor kan het filter in de rekristallisator vervallen. In de nieuwe opzet is de rekristallisator vervangen door een speciaal mengvat zónder ijsfilter. Mengvat en warmtewisselaar blijven nu drukloos en het IceCon-systeem is daardoor aanzienlijk goedkoper. Bovendien maakt de IceCon, in tegenstelling tot veel oudere installaties, gebruik van terugwinning van warmte uit de koelinstallatie met behulp van een plaatwarmtewisselaar. Daardoor is het energiegebruik teruggebracht. De IceCon-installatie gebruikt voor een voeding van 450 liter 26 kWh aan elektrische energie. In de centrale moet daarvoor 6,6 m3 aardgas worden verstookt. Een conventionele verdamper vraagt voor dezelfde productie 23 m3 aardgas.

Niro-PT verwacht dat het voordeel in operationele kosten in combinatie met de verlaagde investering zal leiden tot een verdere marktpenetratie van de vriesconcentreertechniek.

Reageer op dit artikel