artikel

Vervuiling voorkomen met ultrasoon geluid

Algemeen

In Nederland is grote interesse in het verbeteren van efficiëntie van processen om daarmee de Nederlandse milieudoelen te halen. NIZO food research ontwikkelt momenteel een nieuwe technologie waardoor vervuiling van verhittingsapparatuur in de levensmiddelenindustrie tot minder dan de helft wordt gereduceerd. Het gevolg hiervan is dat producenten minder vaak hoeven te reinigen en ze substantiële milieu- en kostenbesparingen kunnen bereiken.

Het project wordt uitgevoerd binnen het Green Dairy Team initiatief, een wereldwijd consortium van zuivelbedrijven dat door het ontwikkelen van nieuwe technologieën duurzame productie wil bewerkstelligen. De deelnemende bedrijven zijn gemotiveerd om duurzaamheid en kostenreductie hand in hand te laten gaan: of het nu gaat om waterbesparing in landen waar water schaars is, het creëren van extra productiecapaciteit door efficiënter te produceren of het besparen van energie. In Nederland is er vooral interesse in het verbeteren van de energie-efficiëntie van processen om de Nederlandse meerjarenafspraken (MJA-3) te halen.

De Nederlandse zuivelsector heeft zich gecommitteerd aan een jaarlijkse verbetering van de energie-efficiëntie met 2% met als eindresultaat een verbetering van 30%, gerekend over de periode 2005-2020. Het is de bedoeling dat tweederde van de beoogde energiebesparing wordt gerealiseerd door een verbeterde bedrijfsvoering. Het behoeft geen betoog dat het halveren van de hoeveelheid van vervuiling een belangrijke bijdrage levert aan deze doelstellingen. De Nederlandse Zuivel Organisatie (NZO) was de stuwende kracht achter het uitvoeren van een haalbaarheidsstudie.

Grote potentie
Hittebehandelingen vormen een belangrijk onderdeel van de procesvoering in de zuivelindustrie. Pasteurisatie en/of sterilisatie wordt toegepast om melk houdbaar te maken voor consumptie of als voorbehandeling in een proces om melk te verwerken tot tal van eindproducten en ingrediënten. Tijdens het verhitten vormt zich op het rvs-oppervlak binnen de warmtewisselaar een ongewenste afzetting die uit eiwitten, vetten en mineralen bestaat. Deze vervuiling leidt tot een afname van de warmteoverdracht, een toename van de drukval en productverlies [4]. Daarnaast kunnen in onderdelen van de warmtewisselaar (het regeneratief) met een temperatuur van 32 tot 45°C thermofiele bacteriesoorten zoals Streptococcus thermophilus hechten en groeien.

Dit kan tot herbesmetting van de gepasteuriseerde melk leiden [5]. Om vervuiling te verwijderen moet verhittingapparatuur regelmatig worden gereinigd. Dat kost water, energie en chemicaliën. Bovendien wordt het productieproces stilgelegd. In Nederland verhitten we jaarlijks al 11,7 miljard kg melk minimaal eenmaal op deze wijze [6]. 92% van deze hoeveelheid wordt zelfs nog een tweede maal verhit, hoofdzakelijk voor weiverwerking (67%) en verwerking tot condens, koffiemelk en melkpoeder (25%) [7]. Het is duidelijk dat met deze aantallen het terugdringen van vervuiling en daarmee de productiekosten een grote impact heeft.

Na het uitvoeren van een aantal eerste oriënterende experimenten bleek dat er grote potentie van ultrasound bij het voorkomen van deze vervuiling is. Niet alleen ter voorkoming van allerlei productafzettingen aan apparatuurwanden, maar ook het aantal gehechte bacteriën bleek met de helft gereduceerd. Deze kennis leidde tot het initiëren van een haalbaarheidsonderzoek gericht op de concrete toepassingen van ultrasound om vervuiling in warmtewisselaars te verminderen.

Ultrasone trillingen
Het menselijk gehoor kan geluid detecteren met een frequentie tussen de 16 Hz en 18 kHz. Geluid met een hogere frequentie heet ultrasoon geluid. Het ultrasoon gebied begint vanaf 20 kHz en loopt door tot in de MHz, waar het gebied boven 1 MHz soms wel het megasoon gebied genoemd wordt. Bij het toepassen van ultrasoon technologie maken we onderscheid tussen diagnostische en power ultrasoon technologie [1]. Diagnostische ultrasoon technologie is bekend van de echografie die wordt gebruikt om het ongeboren kind te onderzoeken. Voor deze toepassing wordt gebruik gemaakt van een relatief hoge frequentie (5 – 10 MHz) en lage vermogens.

Reageer op dit artikel