TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Salzlake in Salzbädern für ein Salzen von Käse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anlage nach dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 7, die geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

STAND DER TECHNIK

In der einschlägigen Fachliteratur finden sich zum Aussalzen der Käse [1] bzw. zum Salzen der Käse [2] ausschnittsweise die nachfolgend zitierten Hinweise.

[1]: G. Roeder, Grundzüge der Milchwirtschaft und des Molkereiwesens, 1954, Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin: Das richtige Salzen des Käses ist von großer Wichtigkeit für die Güte des fertigen Produkts. Es bezweckt neben der geschmacklichen Beeinflussung einen weiteren Entzug von Molke und wirkt in verschiedener Weise auf die Bildung der Rinde bzw. auf der Oberfläche des Käses, auf die Entwicklung der Reifungsbakterien und auf die Haltbarkeit des Käses. Man unterscheidet das Trockensalzen, die Behandlung im Salzbad, das Salzen im Bruch.

[2]: H. G. Kessler, Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, Molkereitechnologie, 1996, Verlag A. Kessler, München: Das Salzbad mit 16 bis 25 % NaCI- Konzentration wird heute am meisten angewendet. Für Hartkäse und Schnittkäse verwendet man NaCI-Konzentrationen von 19 bis 23 %, für Weichkäse von 16 bis 18 %. Die Verweilzeit im Salzbad beträgt durchschnittlich 3 bis 5 Tage für Emmentaler bei 12 bis 16 °C und bis 1 bis 2 Std. für Camembert bei 16 bis 20 °C. Eine höhere Temperatur fördert zwar die Diffusionsgeschwindigkeit des Salzes im Käse, sie führt aber auch noch zu Molkenaustritt und damit zu Masseverlust. Wird das Salzbad im Laufe derzeit durch Milchsäureübertritt zu sauer, so muss Wasser mit entsprechendem NaCI-Gehalt zugesetzt werden, oder es wird mit Kalk (Ca(OH)2) abgestumpft. Der pH-Wert soll etwa 5,2 betragen. Der Salzgehalt im Bad muss kontrolliert werden. Er ist regelmäßig zu ergänzen. Von Zeit zu Zeit sollte das Salzbad, in das Eiweiß, Milchzucker, Milchsäure, sonstige Rückstände und Staub gelangen, erneuert, zumindest gefiltert und aufgekocht werden (siehe hierzu Figur 1a der Zeichnung). Es können sich Infektionen mit halophilen Mikroorganismen einstellen. Ein regeneriertes Salzbad muss durch Milchsäurezugabe wieder auf den erforderlichen pH-Wert eingestellt werden. Die Käse erreichen im Durchschnitt Salzgehalte, die zwischen 0,5 und 4 % liegen.

Die vorstehend in [1] und [2] sehr allgemein gehaltenen technologischen Hinweise zum Salzen der Käse werden nachfolgend mit Blick auf die vorliegende Erfindung noch eingehender thematisiert. Bei der industriellen großtechnischen Herstellung von Käse wird heute kontinuierlich Salz zum Salzbad zudosiert bei gleichzeitigem Überlauf des Salzbades durch die hinzukommende Molke und andere aus dem Käse übertretende Bestandteile. Der Überlauf wird zum Auswaschen der Schmutzfracht im Salzbad genutzt, wobei die verunreinigte Salzlake abgeführt und ggf. verworfen und aufgrund einer Konzentration von ca. 20 % NaCI wegen der damit verbundenen hohen Chlorid-Belastung zu einem Entsorgungs- bzw. Aufbereitungsproblem wird.

Eine anmelderseits bekannte erste Anlage, die nicht druckschriftlich zu belegen ist, zeigt Figur 1 der Zeichnung. Der ungesalzene Käse wird bei der industriellen großtechnischen Herstellung oftmals kontinuierlich, aber auch diskontinuierlich und chargenweise, mit einem Eingangs-Salzgehalt in ein Salzbad mit einem vorgegebenem Volumen an Salzlake eingebracht und verlässt es als gesalzener Käse mit einem Salzgehalt im Bereich der vorstehenden Angaben. Die Salzlake im Salzbad enthält, abhängig von der Käsesorte und wie vorstehend angegeben, beispielsweise 20 % NaCI (entsprechend 0,2 kg/kg oder 200 g/l). Die Käserinde nimmt Salzlake auf, wodurch sie quillt und die Käsematrix der Käserinde einen Stoffaustausch befördert. Mit fortschreitender Verweilzeit des Käses im Salzbad tritt Molke durch den osmotischen Druck in die Salzlake über, während Salz aus der Salzlake in das Käseinnere diffundiert, wodurch der Käse eine bestimmte Salzmenge aufnimmt. Diese vom Käse aufgenommene Salzmenge wird der Salzlake des Salzbades entzogen. Zusätzlich verdünnt die austretende Molke die Salzkonzentration der Salzlake, weshalb letzterer zum Aufrechterhalten der technologisch erforderlichen Salzkonzentration kontinuierlich Salz hinzugefügt werden muss. Die austretende Molke enthält weitere gelöste und/oder dispergierte Käse-Inhalts- stoffe, nachfolgend auch als Bestandteile bezeichnet, wie unter anderem Proteine, Mineralien, Mikroorganismen, Fette, die ins Salzbad übergehen und es verunreinigen. Das aus der Käsereimilch stammende und nach der Käseherstellung teils in der Molke enthaltene Calcium geht als dissoziierte Ca ²⁺ -Ionen mit der Molke ins Salzbad über. Durch diesen Verlust an Calcium und die dadurch begünstigte Aufnahme von Natrium würde die Käserinde zu stark aufquellen und dadurch weich werden, was die Lagerstabilität des Käses negativ beeinträchtigen würde. Je nach Calcium-Konzentration in der Salzlake geben die Käse mehr oder weniger Gallonen in die Salzlake ab oder nehmen welche auf und je nach Käsesorte wird der Anteil an Ca ²⁺ -Ionen in der Salzlake zur Stabilisierung der Käserinde angepasst. Daher wird zusätzlich zur NaCI-Konzentration auch die Calcium-Konzentration im Salzbad auf einem kontrolliert hohen Niveau gehalten, um den osmotischen Druck der Ca ²⁺ -Ionen aus dem Käse heraus durch Nachdosierung von CaCh-Lösung in das Salzbad möglichst auszugleichen.

Eine Nachdosierung mit NaCI- und CaCh-Lösung ist erforderlich, wie vorstehend bereits thematisiert, weil die Salzlake bzw. Salzsole im Salzbad mit der Aufnahme der Molke-Menge kontinuierlich an Volumen zunimmt. Dieses zusätzliche Volumen stellt, wegen des begrenzten Aufnahmevolumens des Salzbades, ein Überlaufvolumen dar, das in industriellen großtechnischen Prozessanlagen zunächst beispielsweise in Überlauftanks gestapelt und dann beim sogenannten „Absalzen“ gezielt abgelassen wird.

Beim heutigen Absalzen, also dem Ablassen der überschüssigen Salzsole aus dem Salzbadsystem ins Abwasser, wird die darin enthaltene Salz- und Schmutzfracht, also auch noch verwertbares Salz (NaCI und CaCh), mit dem Abwasser verloren. Da die gelösten Salze NaCI und CaCh in dissoziierter Form vorliegen und somit Chlorid-Lieferanten darstellen, trägt daher auch das CaCh mit zur Chlorid-Konzentration (Cl -Ionen) im Abwasser bei.

Beim heutigen Absalzen entsteht demnach, insbesondere wenn es sich um die industrielle großtechnische Herstellung von Käse handelt, das angesprochene Entsorgungsproblem und/oder ein Problem der Abwasserbehandlung, wodurch erhebliche Entsorgungs- und oder Behandlungskosten anfallen können. Darüber hinaus entstehen aber auch Verluste an signifikanten Salzfrachten, die, wenn sie für den Salzungsprozess nachhaltig verloren sind, für sich gesehen einen weiteren beträchtlichen Kostenfaktor darstellen. Das Aufrechterhalten der Hygiene des Salzbades erfordert in der bisher bekannten Verfahrensweise, wie in Figur 1 a der Zeichnung beispielhaft aufgezeigt, einen zusätzlichen apparativen Aufwand durch Filter und Erhitzer. Während das Filtern der verunreinigten Salzlake beispielsweise im Bypass zum Salzen des Käses bei fortlaufendem Salzungsprozess durchführbar ist, kann ein Aufkochen der Salzlake mit dem Ziel einer Abtötung schädlicher Mikroorganismen nur nach dem Ende des Salzungsprozesses, d.h. durch Unterbrechung der Produktion, oder bei fortlaufender Produktion durch einen weiteren apparativen Aufwand, beispielsweise durch Abzweigung eines Teils der Salzlake und Stapelung derselben in einem Tank in Verbindung mit einer separierten Wärmbehandlung, durchgeführt werden.

In der Druckschrift [3], KAMMERLEHNER, J., Käsesalzungsverfahren - Minimierung der Natriumchloridverluste, Deutsche Milchwirtschaft, Vol. 5, 1993, S.326, 338, 330, 332-333, ISSN 0012-0480, wird ein Natriumchlorid-Recycling-Verfahren im Rahmen des Salzens von Käse offenbart, welches die Kochsalzverluste minimiert und die Umweltbelastung senkt, wenn alle beim Salzen anfallende Flüssigkeit gesammelt und diese wiederverwertet wird und wenn die Lake vollkommen regeneriert wird, indem unter anderem eine Entmineralisierung durch Elektrodialyse und eine Eiweißabtrennung durch Ultrafiltration erfolgt.

Es ist bekannt, salzhaltige Lösungen mittels eines Elektrodialyse-Verfahrens zu entsalzen um vorrangig entsalztes Wasser, das Diluat, zu gewinnen. Hier stellt das mit Salz angereicherte, meist verunreinigte Konzentrat ein Abfallprodukt dar. In der DE 4324668 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Entsalzung von Salzlösungen mittels Elektrodialyse offenbart, mit dem entsalzten Wasser gewonnen und die dem Elektrodialysator zugeführte Salzlösung aufkonzentriert wird.

Weiterhin beschreibt die DE 4427 478 A1 ein Verfahren zur Behandlung von kochsalzhaltiger Frischlake aus der Bereitung von Sauergemüsen, insbesondere Sauerkraut. Aus der kochsalzhaltigen Frischlake in einem Behälter, die nach der Behandlung des Sauergemüses weitestgehend von dem Sauergemüse separiert und aus dem Behälter abgeführt wird, werden zunächst in einer ersten Trenneinrichtung, einer Faser- und Schwebstoffabtrenneinrichtung, Grobfasern abgetrennt und als Schlamm mit etwa 50 % Wassergehalt ausgebracht und verworfen oder anderweitig verwertet. Aus der aus der ersten Trenneinrichtung abgeführten verbleibenden Frischlake können mittels einer als Ultrafiltrationseinrichtung ausgebildeten zweiten Trenneinrichtung Fein- und Feinststoffanteile als Retentat in Form einer Suspension abgeführt und verworfen oder anderweitig verwendet werden. Allein die derart vorgeklärte Frischlake, das Permeat, gelangt in eine bevorzugt als Elektrodi- alyse-Einrichtung ausgebildete dritte Trenneinrichtung. Aus ihr wird zum einen infolge geringen Kochsalzgehaltes problemlos entsorgbares, die organischen Bestandteile enthaltendes Diluat und zum anderen nicht recyclierbares Konzentrat abgeführt. Das in der Elektrodialyse-Einrichtung anfallende verbleibende Salzkonzentrat wird in die Kochsalz-Behandlung des nachfolgend zu behandelnden Sauergemüses in den Behälter recycliert, wobei ergänzende Kochsalzmengen zur Aufschärfung des Salzkonzentrats auf eine etwa 25%-ige Kochsalzlauge für das Einsalzen des Sauergemüses eingebracht werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Salzlake in Salzbädern für das Salzen von Käse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit denen die Hygiene des Salzbades verbessert, eine signifikante Rückgewinnung des eingesetzten Salzes erzielt sowie die Entsorgungskosten für die überschüssige und zu verwerfende Salzlake deutlich reduziert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Anlage, die geeignet ist, das Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, ist Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche.

Das bekannte, gattungsbildende Verfahren zur Behandlung von Salzlake in Salzbädern für ein Salzen von Käse zeichnet sich dadurch aus, dass ein zu salzender Käse absatzweise oder kontinuierlich in ein vorgegebenes Volumen der Salzlake im Salzbad eingebracht, dort in einer bestimmten Verweilzeit das Salzen erfährt und entsprechend absatzweise oder kontinuierlich als gesalzener Käse das Salzbad verlässt. Während der Verweilzeit wird die Salzlake einem Umwälzen unterzogen und es erfolgt infolge des Salzungsprozesses ein Übertritt einer bestimmten Menge an Molke und anderen Bestandteilen aus dem Käse in das vorgegebene Volumen der Salzlake im Salzbad. Zum Konstanthalten des vorgegebenen Volumens wird ein überschüssiges Volumen einer durch die Molke und die Bestandteile verunreinigten Salzlake aus dem Salzbad abgeführt und Konzentrations- und Mengenverluste der Salzlake im Salzbad an Salz und Wasser werden ausgeglichen. Es wird ein Trennen der abgeführten verunreinigten Salzlake durch ein erstes Membran-Trennverfahren in ein von der Molke und den Bestandteilen gereinigtes Salzlake-Permeat und ein mit der Molke und den Bestandteilen verunreinigtes Salzlake-Retentat durchgeführt. Weiterhin ist ein Entsalzen des verunreinigten Salzlake-Retentats durch ein zweites Membran-Trennverfahren vorgesehen, das so eingerichtet ist, dass wenigstens ein Teil gelösten Salzes in einen Strom aufnehmendes Wasser überführt und darin gelöst wird, das Wasser und das darin gelöste Salz eine gereinigte Salzlake bilden und ein entsprechend entsalztes verunreinigtes Salzlake-Retentat als Abwasser verworfen wird. Schließlich erfolgt ein Einleiten des gereinigten Salzlake-Permeats und der gereinigten Salzlake in die Salzlake im Salzbad,

Das Konstanthalten des vorgegebenen Volumens kann beispielsweise dadurch auf einfache Weise verwirklicht werden, dass das überschüssige Volumen in Form eines Überlaufvolumens realisiert ist.

Ein an sich bekannter verfahrenstechnischer Lösungsgedanke besteht darin, die abgeführte verunreinigte Salzlake durch ein erstes Membran-Trennverfahren in ein von der Molke und den Bestandteilen gereinigtes Salzlake-Permeat und ein mit der Molke und den Bestandteilen verunreinigtes Salzlake-Retentat zu trennen. Dabei werden erfindungsgemäß im gereinigten Salzlake-Permeat erste Anteile und im verunreinigte Salzlake-Retentat zweite Anteile von gelöstem Salz mitgeführt. Damit kann das gereinigte Salzlake-Permeat als gereinigte Salzlösung ins Salzbad zurückgeführt werden, wohingegen das verunreinigte Salzlake-Retentat die gesamte Schmutzfracht austrägt. Salze können bei diesem Trennungsprozess die Membran ungehindert passieren, wohingegen die verunreinigenden Bestandteile im Retentat zurückgehalten werden. Somit finden sich im Retentat und Permeat überschlägig die gleichen Konzentrationen an NaCI und CaCh. Es ist zweckmäßig, dem ersten Membran-Trennverfahren, in Strömungsrichtung der verunreinigten Salzlake gesehen, eine Einrichtung zur Abscheidung grober Bestandteile, beispielsweise Siebfilter, vorzuschalten.

Ein zweiter entscheidender Lösungsgedanke besteht darin, dass ein erstes Mengenverhältnis zwischen Salzlake-Permeat und Salzlake-Retentat dergestalt eingestellt wird, dass die Menge an Salzlake-Retentat mindestens der Menge an Molke und Bestandteilen entspricht, die in der Verweilzeit in die Salzlake im Salzbad übertritt. Dieses Merkmal sichert die Einhaltung einer ausgeglichenen Mengenbilanz der an dem gesamten Behandlungsprozess beteiligten Stoffströme.

Ein an sich bekannter Lösungsgedanke sieht ein Entsalzen des verunreinigten Salz- lake-Retentats durch ein zweites Membran-Trennverfahren vor, das so eingerichtet ist, dass wenigstens ein Teil der zweiten Anteile von im verunreinigten Salzlake- Retentat gelöstem Salz in einen Strom aufnehmendes Wasser überführt und darin gelöst wird. Dabei bilden das Wasser und das darin gelöste Salz eine gereinigte Salzlake und ein entsprechend entsalztes verunreinigtes Salzlake-Retentat wird als ein Abwasser verworfen. Durch diese Maßnahme einer weitgehenden Teilentsalzung kann auch die Salzfracht des Salzlake-Retentats größtenteils zurückgewonnen und als gereinigte Salzlake in das Salzbad zurückgeführt werden.

Ein dritter Lösungsgedanke sieht ein Bemessen eines Stroms der abgeführten verunreinigter Salzlake in Verbindung mit dem eingestellten ersten Mengenverhältnis zwischen Salzlake-Permeat und Salzlake-Retentat dergestalt vor, dass der Chlorid- Gehalt im entsalzten verunreinigten Salzlake-Retentat, das als Abwasser verworfen wird, den gesetzlichen Grenzwert für die Einleitung dieses Abwassers in Oberflächenwasser nicht überschreitet. Zum einen ist dafür Sorge zu tragen, dass das überschüssige Volumen aufgrund der einzuhaltenden Mengenbilanz aus dem System abgeführt wird, zum andern ist diese Bedingung zwar notwendig, aber nicht hinreichend, denn das Salzlake-Permeat und das Salzlake-Retentat müssen aufgrund technologischer Randbedingungen für das erste Membran-Trennverfahren in dem nicht beliebig frei wählbaren ersten Mengenverhältnis zueinander stehen (sog. Volumen-Konzentrations-Faktor VCF). Aus diesem Grund ist der Strom (Feed) der abgeführten und dem ersten Membran-Trennverfahren zugeführten verunreinigten Salzlake eine in Relation zu dem eingestellten ersten Mengenverhältnis und nach Maßgabe des vorgenannten einzuhaltenden gesetzlichen Grenzwertes ebenfalls in Grenzen frei zu bemessende Größe.

Ein vierter Lösungsgedanke sieht vor, ein gesteuertes Zusammenführen des gereinigten Salzlake-Permeats und der gereinigten Salzlake in einem zweiten Mengenverhältnis vorzunehmen, durch das ein Aufkonzentrieren der Mischung aus beiden Komponenten auf eine Salz-Konzentration erfolgt, die wenigstens einer erforderlichen Salzbad-Konzentration entspricht. Hierdurch wird die Herstellung einer ausgeglichenen Salzbilanz auf einfache Weise ermöglicht. Das Mischungsverhältnis der beiden Komponenten kann durch ein geeignetes Steuerungsverfahren verändert werden, das auch auf die Zufuhr des Wassers zur zweiten Membran-Trenneinrichtung, den Strom aufnehmenden Wassers, Einfluss nimmt.

Durch das vorstehend beschriebene erste Mengenverhältnis wird nur ein kleinerer Anteil der verunreinigten Salzlake aus dem Salzbad als verunreinigte Salzlake-Re- tentat mit dem zweien Membran-Trennverfahren behandelt, während der Großteil als gereinigtes Salzlake-Permeat direkt zum Salzbad rezirkuliert wird. Das bedeutet, dass auch das Verhältnis zwischen Natrium und Calcium im Wesentlichen unverändert bleibt und nicht durch das erste Membran-Trennverfahren verschoben wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in seiner Gesamtheit bestehen neben der weitgehenden Rückgewinnung des eingesetzten Salzes und seine Rückführung in das Salzbad weiterhin darin, dass die Chlorid-Konzentration im Abwasser deutlich gesenkt wird, und zwar im günstigsten Falle unter die zugelassenen Einleit- Grenzwerte für Oberflächenwasser. Durch das Salzrecycling werden erhebliche Entsorgungskosten vermieden und signifikante Mengen an Salz und damit entsprechende Gestehungskosten eingespart. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Blick auf höhere Käsedurchsatzleistungen uneingeschränkt skalierbar, sodass Produktions-Erweiterungen, die ansonsten durch Begrenzung in der Abwasser-Entsorgung nicht möglich wären, vorgenommen werden können. Durch die kontinuierliche Salzbad-Filtration steigt in vorteilhafter Weise die Hygiene des Salzbades, was sich positiv auf die Käsequalität auswirkt. Es begünstigt den Stoffaustauschprozess zwischen Käse und Salzlake positiv, wenn die Salzlake während der Verweilzeit einem Umwälzen unterzogen wird.

Die vorgenannten Erfordernisse an das erste Membran-Trennverfahren werden am zielführendsten erfüllt, wie dies vorgeschlagen wird, wenn das erste Membran- Trennverfahren als Ultrafiltrations-Verfahren ausgebildet ist, wohingegen das zweite Membran-Trennverfahren mit Blick auf die vorgenannten Erfordernisse als Elektrodialyse-Verfahren ausgestaltet ist.

Eine optimale Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird erreicht, wenn das erste Membran-Trennverfahren als Ultrafiltrations-Verfahren und gleichzeitig das zweite Membran-Trennverfahren als Elektrodialyse-Verfahren ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient in bevorzugter Weise der Behandlung von Salzlake, in der sich Salz in Gestalt von Natriumchlorid und/oder Calciumchlorid in Lösung befinden bzw. befindet und in der die diese verunreinigenden Bestandteile in Gestalt von Eiweiß, Milchzucker, Milchsäure, sonstige Rückstände und Staub auftreten.

Eine Anlage zur Behandlung von Salzlake in Salzbädern für ein Salzen von Käse, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, weist in an sich bekannter Weise die folgenden Merkmale auf:

• eine Salzbad-Einheit, die in dem Salzbad die Salzlake aufnimmt;

• eine Käse-Bereitstellungseinheit, aus der ein zu salzender Käse dem bestimmten Volumen der Salzlake im Salzbad absatzweise oder kontinuierlich zugeführt wird;

• eine Salz-Bereitstellungseinheit, aus der Salz der Salzlake im Salzbad zugeführt wird; • eine Wasser-Bereitstellungseinheit, die Wasser für die Salzlake im Salzbad bereitstellt und

• eine Käse-Aufnahmeeinheit, die einen in der Salzlake im Salzbad in einer Verweilzeit gesalzenen Käse entsprechend absatzweise oder kontinuierlich aufnimmt.

Im Unterschied zum gattungsbildenden Stand der Technik ist die Anlage erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

• dass eine erste Salzlake-T renneinheit über eine Salzlake-Abführleitung mit dem Salzbad fluidgängig verbunden und die erste Salzlake-Trenneinheit dazu eingerichtet ist, mittels eines ersten Membran-Trennverfahrens eine aus dem Salzbad abgeführte, durch Molke und andere Bestandteile aus dem Käse verunreinigte Salzlake in ein von der Molke und den Bestandteilen gereinigtes Salzlake- Permeat und ein mit der Molke und den Bestandteilen verunreinigtes Salzlake- Retentat zu trennen, wobei im gereinigten Salzlake-Permeat erste Anteile und im verunreinigten Salzlake-Retentat zweite Anteile von gelöstem Salz mitgeführt werden;

• dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die über einen ersten Steuerungsanschluss mit einer Zustandsinformation des Salzbades und über einen zweiten Steuerungsanschluss mit der ersten Salzlake-Trenneinheit in steuerungstechnischer Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, einen Strom der abgeführten verunreinigten Salzlake zu bemessen und ein erstes Mengenverhältnis zwischen dem Salzlake-Permeat und dem Salzlake-Retentat dergestalt einzustellen, dass die Menge an Salzlake-Retentat mindestens der Menge an Molke und Bestandteilen entspricht, die in der Verweilzeit in die Salzlake im Salzbad übertritt;

• dass eine zweite Salzlake-Trenneinheit vorgesehen und dazu eingerichtet ist, mittels eines zweiten Membran-Trennverfahrens das verunreinigte Salzlake- Retentat durch Entsalzen in ein Abwasser zu überführen, dessen Chlorid-Gehalt den gesetzlichen Grenzwert für die Einleitung in Oberflächenwasser nicht überschreitet, wobei die zweiten Anteile von im verunreinigten Salzlake-Retentat gelöstem Salz in einen Strom des Wassers überführt und darin gelöst werden und das Wasser und das darin gelöste Salz eine gereinigte Salzlake bilden; • dass die zweite Salzlake-Trenneinheit einerseits mit einer Konzentrat-Ablaufleitung für das verunreinigte Salzlake-Retentat, die zu der ersten Salzlake- Trenneinheit führt, und mit einer ersten Salzlake-Zuführleitung für die gereinigte Salzlake und andererseits mit einer Abwasser-Leitung für das Abwasser mit einer Abwasser-Aufnahmeeinrichtung und über eine Wasser-Zuführleitung für das Wasser mit der Wasser-Bereitstellungseinheit jeweils fluidgängig verbunden ist und

• dass eine Permeat-Ablaufleitung für das gereinigte Salzlake-Permeat und die Salzlake-Zuführleitung jeweils fluidgängig mit dem Salzbad verbunden sind.

Die Kombination einer der zweiten Salzlake-Trenneinheit vorgeschalteten ersten Salzlake-Trenneinheit, wobei beiden unterschiedliche Trennaufgaben zukommen, ist ein vorteilhaftes Merkmal, das es erlaubt, die verunreinigte Salzlake in ein weiter zu behandelndes verunreinigtes Salzlake-Retentat und ein dem Salzbad ohne weitere Behandlung zuzuführendes gereinigtes Salzlake-Permeat aufzutrennen. Darüber hinaus ermöglicht es eine Steuereinrichtung, einen Strom der abgeführten verunreinigten Salzlake zu bemessen und ein erstes Mengenverhältnis zwischen dem Salzlake-Permeat und dem Salzlake-Retentat dergestalt einzustellen, dass die Menge an Salzlake-Retentat mindestens der Menge an Molke und Bestandteilen entspricht, die in der Verweilzeit in die Salzlake im Salzbad übertritt.

Die weiteren Vorteile und Besonderheiten gegenüber einer Anlage der gattungsgemäßen Art nach dem Stand der Technik ergeben sich sinngemäß aus dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, das mit der erfindungsgemäßen Anlage durchführbar ist.

Die erste Salzlake-Trenneinheit ist zielführend am besten als Ultrafiltrationseinheit und, unabhängig von dieser Ausgestaltung, ist die zweite Salzlake-Trenneinheit zielführend am besten als Elektrodialyseeinheit ausgebildet. Eine optimale Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird erreicht, wenn die erste Salzlake-Trenneinheit als Ultrafiltrationseinheit und gleichzeitig die zweite Salzlake- Trenneinheit als Elektrodialyseeinheit ausgebildet sind. Die Elektrodialyseeinheit besteht zur Erzielung einer hinreichenden mengenmäßigen Trennleistung in der Regel aus mehreren lonentauschermembranen-Stapeln, wenigstens jedoch aus einem Stapel.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anlage vor, dass die Permeat- Ablaufleitung und die erste Salzlake-Zuführleitung in einer Salzlake-Aufkonzentrierungseinheit fluidgängig zusammengeführt und von dort über eine zweite Salzlake- Zuführleitung fluidgängig mit dem Salzbad verbunden sind. Dadurch wird einerseits eine einfache Verrohrung und andererseits wird mit der Aufkonzentrierungseinheit eine Stelleinrichtung geschaffen, mit der die erfindungsgemäße Steuerung der Salz- Konzentration in der zum Salzbad führenden zweiten Salzlake-Zuführleitung durchgeführt wird.

Das notwendige Aufschärfen der Salzbad-Konzentration auf einen erforderlichen Wert gestaltet sich sehr einfach, wenn die Steuereinrichtung über einen dritten Steuerungsanschluss in steuerungstechnischer Verbindung mit der Salzlake-Aufkon- zentrierungseinheit steht und dazu eingerichtet ist, ein gesteuertes Zusammenführen des gereinigten Salzlake-Permeats und der gereinigten Salzlake in einem zweiten Mengenverhältnis zu erreichen, durch das ein Aufkonzentrieren der Mischung aus beiden Komponenten auf eine Salz-Konzentration erfolgt, die wenigstens der erforderlichen Salzbad-Konzentration entspricht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen

Figur 1 ein Fließschema eines bekannten Verfahrens und gleichzeitig in schematischer Darstellung die Anordnung einer bekannten ersten Anlage gemäß dem Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung im Wesentlichen ausgeht und

Figur 1a gleichfalls ein Fließschema eines weiteren bekannten Verfahrens und gleichzeitig in schematischer Darstellung, ausgehend von der bekannten ersten Anlage, die Anordnung einer bekannten zweiten Anlage, die einen Ausschnitt aus der ersten Anlage gemäß Figur 1 zeigt, wobei eine verunreinigte Salzlake bei Bedarf einem Filtern und Heizen (Aufkochen) unterzogen werden kann.

Eine eingehendere Darstellung der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausführungsformen eines bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Anlage zu dessen Durchführung realisiert ist, ist in der Zeichnung eine bevorzugte erfindungsgemäße Anlage dargestellt, mit der eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird. Die erfindungsgemäße Anlage wird nachfolgend nach Aufbau und Funktion und das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anlage beschrieben.

Es zeigen

Figur 2 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens und gleichzeitig in schematischer Darstellung die Anordnung der erfindungsgemäßen Anlage mit einer als Ultrafiltrationseinheit ausgebildeten ersten und einer als Elektrodialyseeinheit ausgebildeten zweiten Salzlake-Trenneinheit;

Figur 3 in schematischer Darstellung die Anordnung der bekannten Anlage gemäß Figur 1 , ergänzt durch Mengen- und Salzströme, und

Figur 4 in schematischer Darstellung die Anordnung der erfindungsgemäßen Anlage gemäß Figur 2, ergänzt durch Mengen- und Salzströme.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Eine bekannte erste Anlage 1 (Figur 1) zur Behandlung von Salzlake SL in Salzbädern 2.1 für ein Salzen SA von (ungesalzenem) Käse K besteht aus einer Salzbad- Einheit 2, die in dem Salzbad 2.1 ein bestimmtes Volumen V der Salzlake SL aufnimmt. Der ungesalzene Käse K wird aus einer Käse-Bereitstellungseinheit 4 (Käse bereitstellen KB) dem Salzbad 2.1 über eine Käse-Zuführeinrichtung 16 absatzweise oder kontinuierlich zugeführt. Aus einer Salz-Bereitstellungseinheit 6 (Salz bereitstellen SB) wird zum Zwecke der Aufschärfung einer erforderlichen Salzbad- Konzentration c im Salzbad 2.1 über eine Salz-Zufuhreinrichtung 18 Salz S in das Salzbad 2.1 eingeleitet und zum Zwecke eines ggf. erforderlichen Ausgleichs eines Mengenverlustes wird aus einer Wasser-Bereitstellungseinheit 10 (Wasser bereitstellen WB) über eine Wasser-Zuführleitung 20 Wasser W dem Salzbad 2.1 zugeführt. Weiterhin ist eine Käse-Aufnahmeeinheit 8 (Käse aufnehmen KA), die einen im Salzbad 2.1 durch das Salzen SA gesalzenen Käse KS auf dem Weg über eine Käse-Abführeinrichtung 22 entsprechend absatzweise oder kontinuierlich aufnimmt.

Im Salzbad 2.1 liegt die an den jeweils in einer Verweilzeit x zu salzenden ungesalzenen Käse K angepasste erforderliche Salzbad-Konzentration c vor. Die Salzlake SL wird beispielsweise übereine als Bypass zum Salzbad 2.1 ausgebildete Umlaufleitung 2.2 umgewälzt (Umwälzen UW). Es sind auch andere Umwälzeinrichtungen ausgeführt, die innerhalb des Salzbades 2.1 eine umwälzende Wirkung entfalten (z.B. Pumpe). Eine beim Salzen SA aus dem ungesalzenen bzw. gesalzenen Käse K, KS austretende Molke M und andere Bestandteile B gelangen in die Salzlake SL, wodurch diese im Verlauf der Verweilzeit x zu einer verunreinigten Salzlake SL* wird.

Die verunreinigte Salzlake SL* übersteigt im Verlauf der Verweilzeit x durch den Übertritt der Molke M und der anderen Bestandteile B ein vorgegebenes Fassungsvermögen des Salzbades 2.1 , das bestimmte Volumen V, und ein daraus resultierendes überschüssiges Volumen AV, ein Überlaufvolumen, wird zwangsläufig über eine Salzlake-Abführleitung 24 beispielsweise einem Überlauftank 12 zugeführt, dort gestapelt (Stapeln ST) und von dort im Bedarfsfall über eine Salzlake-Ablassleitung 26 in einen Gully 14 verworfen (Absalzen A).

Eine bekannte zweite Anlage 1* (Figur 1a) zur Behandlung von Salzlake SL in Salzbädern 2.1 für ein Salzen SA von (ungesalzenem) Käse K ist im Wesentlichen baugleich zu der vorstehend beschriebenen, bekannten ersten Anlage 1 aufgebaut. Ein Unterschied besteht darin, dass verunreinigte Salzlake SL* im Bedarfsfall durch entsprechende Schaltung eines in der Salzlake-Abführleitung 24 angeordneten ersten Absperrventils 29.1 und eines zweiten Absperrventils 29.2, das in einer von der Salzlake-Abführleitung 24 abzweigenden Abzweigleitung 29 angeordnet ist, von der Salzlake-Abführleitung 24 abgezweigt und über einen in der Abzweigleitung 29 angeordneten Filter 27 (Filtern F) und einen sich anschließenden Erhitzer 28 (Heizen bzw. Aufkochen H) von Verunreinigungen und schädlichen Mikroorganismen befreit und dem Salzbad 2.1 als gefilterte und aufgekochte Salzlake SL+ zugeführt wird. Der Erhitzer 28 ist vorzugsweise ein sekundärseitig mit einem Wärmeträgermedium WM beaufschlagter Rekuperator. Die aus dem Filter 27 abzuführenden Verunreinigungen werden in den Gully 14 abgeleitet.

Eine erfindungsgemäße Anlage 100 (Figur 2) zur Behandlung von Salzlake SL in Salzbädern 2.1 für ein Salzen SA von (ungesalzenem) Käse K kann, wie im Ausführungsbeispiel gegeben, hinsichtlich der zu der bekannten ersten Anlage 1 gemäß Figur 1 genannten Bauteile, Merkmale und zugeordneten Funktionen identisch o- der nahezu identisch aufgebaut sein. Es handelt sich hierbei um alle in der Bezugszeichenliste unter den Figuren 1, 3 aufgelisteten Bezugszeichen mit Ausnahme von Überlauftank 12, Gully 14, Wasserzuführleitung 20, Salzlake-Ablassleitung 26, Absalzen A und Stapeln ST. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird diesbezüglich auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen.

Gegenüber der bekannten ersten Anlage 1 ist die erfindungsgemäße Anlage 100 wie folgt aufgebaut. Eine erste Salzlake-Trenneinheit 30 (Trennen TR) ist über die Salzlake-Abführleitung 24 mit dem Salzbad 2.1 fluidgängig verbunden. Die erste Salzlake-Trenneinheit 30 ist dazu eingerichtet, mittels eines ersten Membran- Trennverfahrens MT1 die aus dem Salzbad 2.1 abgeführte verunreinigte Salzlake SL* in ein gereinigtes Salzlake-Permeat SLP und ein verunreinigtes Salzlake-Re- tentat SLR zu trennen, wobei im gereinigten Salzlake-Permeat SLP erste Anteile x1 von gelöstem Salz S mitgeführt und Molke M und andere Bestandteile B, die die verunreinigte Salzlake SL* verunreinigen, im verunreinigten Salzlake-Retentat SLR zurückgehalten werden. Das gereinigte Salzlake-Permeat SLP wird über eine Permeat-Ablaufleitung 34 und das verunreinigte Salzlake-Retentat SLR wird über eine Retentat-Ablaufleitung 40 abgeführt.

Es ist eine Steuereinrichtung 60 vorgesehen, die über einen ersten Steuerungsanschluss a mit einer Zustandsinformation des Salzbades 2.1 und über einen zweiten Steuerungsanschluss b1 mit der ersten Salzlake-Trenneinheit 30 in steuerungstechnischer Verbindung steht. Die Steuerungseinrichtung 60 ist dazu eingerichtet, einen Strom der abgeführten verunreinigten Salzlake SL* zu bemessen bzw. auf einen notwendigen Volumenstrom einzustellen (Bemessen BM) und ein erstes Mengenverhältnis MV1 zwischen dem Salzlake-Permeat SLP und dem Salzlake-Reten- tat SLR dergestalt einzustellen (Einstellen ES), dass die Menge an Salzlake-Reten- tat SLR mindestens der Menge an Molke M und anderen Bestandteilen B entspricht, die in der Verweilzeit T in die Salzlake SL im Salzbad 2.1 übertritt;

Es ist eine zweite Salzlake-Trenneinheit 50 vorgesehen und dazu eingerichtet, mittels eines zweiten Membran-Trennverfahrens MT2 das verunreinigte Salzlake-Re- tentat SLR durch Entsalzen SE in ein Abwasser WA zu überführen Dabei wird wenigstens ein Teil der zweiten Anteile x2 von im verunreinigten Salzlake-Retentat SLR gelöstem Salz S in einen Strom des Wassers W, das über eine Wasser-Zuführleitung 44 aus der Wasser-Bereitstellungseinheit 10 zugeführt wird (Wasser bereitstellen WB), überführt und das Wasser W und das darin gelöste Salz S bilden eine gereinigte Salzlake SLK.

Die zweite Salzlake-Trenneinheit 50 ist einerseits mit der Retentat-Ablaufleitung 40 für das verunreinigte Salzlake-Retentat SLR, die zu der ersten Salzlake-Trenneinrichtung 30 führt, und mit einer ersten Salzlake-Zuführleitung 36 für die gereinigte Salzlake SLK jeweils fluidgängig verbunden. Andererseits ist die Salzlake-Trenneinheit 50 mit einer Abwasser-Ablaufleitung 42 für das Abwasser WA bzw. für ein entsalztes verunreinigtes Salzlake-Retentat SLR* mit einer Abwasser-Aufnahmeeinrichtung 46 (Abwasser aufnehmen WAA) und über die Wasser-Zuführleitung 44 für das Wasser W mit der Wasser-Bereitstellungseinheit 10 jeweils fluidgängig verbunden.

Die Permeat-Ablaufleitung 34 für das gereinigte Salzlake-Permeat SLP und die Salzlake-Zuführleitung 36 sind in einer ersten Ausführungsform jeweils fluidgängig mit dem Salzbad 2.1 verbunden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die Permeat-Ablaufleitung 34 und die erste Salzlake-Zuführleitung 36 in einer Salzlake-Aufkonzentrierungseinheit 32 fluidgängig zusammengeführt (gesteuertes Zusammenführen Z; Aufkonzentrieren AK) und von dort über eine zweite Salzlake-Zuführleitung 38 fluidgängig mit dem Salzbad 2.1 verbunden (Einleiten E). Das gesteuerte Zusammenführen Z erfolgt mit einem zweiten Mengenverhältnis MV2 zwischen dem gereinigten Salzlake-Permeat SLP und der gereinigten Salzlake SLK. Zu diesem Zweck steht die Steuereinrichtung 60 über einen dritten Steuerungsanschluss b2 in steuerungstechnischer Verbindung mit der Salzlake-Aufkonzentrierungseinheit 32. In letzterer werden die beiden Mischungskomponenten so bemessen, dass sich in der Mischung eine Salz- Konzentration c1 einstellt, die wenigstens der erforderlichen Salzbad-Konzentration c entspricht.

Gemäß einer vorteilhaften und besonders zielführenden Ausgestaltung ist die erste Salzlake-Trenneinheit 30 als Ultrafiltrationseinheit 30.1 (Ultrafiltrations-Verfahren UF) ausgebildet, die beispielsweise das erste Mengenverhältnis MV1 = 3,6 (einen sogenannten Volumen-Konzentrations-Faktor VCF) aufweist. Die Konsequenzen aus diesem Parameter werden in dem weiter unten angegebenen Beispiel (Mengenbilanzen) aufgezeigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften und besonders zielführenden Ausgestaltung ist die zweite Salzlake-Trenneinheit 50 als eine Elektrodialyseeinheit 50.1 (Elektrodialyse-Verfahren ED) ausgebildet. Die Elektrodialyseeinheit 50.1 weist wenigstens einen ersten lonentauschermembranen-Stapel 50.2; 50.3; ... auf.

Durch den Wirkmechanismus des Elektrodialyse-Verfahrens ED treten aus dem verunreinigten Salzlake-Retentat SLR in hohem Maße Nationen und in sehr geringerem Maße Ca ²⁺ -Ionen (nicht dargestellt) und in entsprechend hohem bzw. in sehr geringem Maße Chlor-Ionen (Chlorid) CI- in den der Elektrodialyseeinheit 50.1 über die Wasser-Zuführleitung 44 zugeführten Strom Wasser W ein und bilden in der aus der Elektrodialyseeinheit 50.1 ausmündenden ersten Salzlake-Zuführleitung 36 die gereinigte Salzlake SLK.

Optimale Trennergebnisse werden erzielt, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, wenn die erste Salzlake-Trenneinheit 30 als Ultrafiltrationseinheit 30.1 ausgebildet ist und in Verbindung mit der als Elektrodialyseeinheit 50.1 ausgebildeten zweiten Salzlake-Trenneinheit 50 betrieben wird. Das mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage 100 durchführbare Verfahren weist die folgenden an sich bekannten gattungsbildenden Merkmale auf (Figur 2). Ein ungesalzener Käse K wird absatzweise oder kontinuierlich in das vorgegebene Volumen V der Salzlake SL des Salzbades 2.1 eingebracht, erfährt dort in einer bestimmten Verweilzeit T das Salzen SA und verlässt anschließend entsprechend absatzweise oder kontinuierlich als gesalzener Käse KS das Salzbad 2.1. Beim Salzen SA treten Molke M und andere Bestandteile B aus dem Käse K, KS in das vorgegebene Volumen V über. Zum Konstanthalten des vorgegebenen Volumens V wird ein überschüssiges Volumen AV einer durch die Molke M und die anderen Bestandteile B verunreinigten Salzlake SL* aus dem Salzbad 2.1 abgeführt. Konzentrations- und Mengenverluste der Salzlake SL werden im Salzbad 2.1 durch Zufuhr von Salz S und Wasser W ausgeglichen.

Erfindungsgemäße Verfahrensschritt (i) bis (iv) sind die folgenden:

(i) Im gereinigten Salzlake-Permeat SLP werden erste Anteile x1 und im verunreinigten Salzlake-Retentat SLR werden zweite Anteile x2 von gelöstem Salz S mitgeführt. Das erste Membran-Trennverfahren MT1 ist dazu eingerichtet, im gereinigten Salzlake-Permeat SLP die erste Anteilen x1 von gelöstem Salz S mitzuführen und Bestandteile B, die die verunreinigte Salzlake SL* verunreinigen, im verunreinigten Salzlake-Retentat SLR zurückzuhalten.

(ii) Einstellen ES eines ersten Mengenverhältnisses MV1 zwischen Salzlake-Permeat SLP und Salzlake-Retentat SLR dergestalt, dass die Menge an Salzlake- Retentat SLR mindestens der Menge an Molke M und Bestandteilen B entspricht, die in der Verweilzeit T in die Salzlake SL im Salzbad 2.1 übertritt.

(iii) Bemessen BM eines Stroms der abgeführten verunreinigter Salzlake SL* in Verbindung mit dem eingestellten ersten Mengenverhältnis MV1 dergestalt, dass ein Chlorid-Gehalt CI- im entsalzten verunreinigten Salzlake-Retentat SLR* den gesetzlichen Grenzwert für die Einleitung des entsalzten verunreinigten Salzlake-Retentats SLR* in Oberflächenwasser nicht überschreitet.

(iv) Ein gesteuertes Zusammenführen Z des gereinigten Salzlake-Permeats SLP und der gereinigten Salzlake SLK in einem zweiten Mengenverhältnis MV2, durch das ein Aufkonzentrieren AK der Mischung aus beiden Komponenten auf eine Salz-Konzentration c1 erfolgt, die wenigstens einer erforderlichen Salzbad-Konzentration c entspricht.

Das erste Membran-Trennverfahren MT1 ist bevorzugt als Ultrafiltrations-Verfahren UF und das zweite Membran-Trennverfahren MT2 ist bevorzugt als Elektrodialyse- Verfahren ED ausgebildet, wobei optimale Trennergebnisse erzielt werden, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, wenn das erste Membran-Trennverfahren MT1 als Ultrafiltrations-Verfahren UF ausgebildet ist und in Verbindung mit dem als Elektrodialyse-Verfahren ED ausgebildeten zweiten Membran-Trennverfahren MT2 betrieben wird.

Das Verfahren ist in besonderer Weise geeignet für ein Recycling von Salz S in verunreinigter Salzlake SL* aus dem Prozess des Salzens SA von Käse in Gestalt von Natriumchlorid (NaCI) und/oder Calciumchlorid (CaCh) und für eine Abscheidung von den anderen Bestandteilen B aus der verunreinigten Salzlake SL* wie Eiweiß, Milchzucker, Milchsäure, sonstige Rückstände und Staub.

Die nachfolgenden rechnerischen Abschätzungen zeigen eine Mengen- und Salzbilanz für das erfindungsgemäße Verfahren auf, das mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage 100 durchgeführt wird, und die damit einhergehenden abgeschätzten Salz- und Kosteneinsparungen.

Beispiele

Ausqangssituation in vielen Käsereien:

• Absatzweise oder kontinuierliche Zufuhr von Käse K mit X kgK/h und einem Eingangs-Salzgehalt xs in kgS/kgK in ein Salzbad 2.1 mit vorgegebenem Volumen V an Salzlake SL und entsprechende absatzweise oder kontinuierliche Abfuhr aus dem Salzbad 2.1 mit Y KgK/h und einem Salzgehalt von ys in kgS/kgK. Es gilt in der Regel: X > Y und xs < ys.

• Die Salzlake SL im Salzbad enthält je nach Käsesorte ca. 20 % NaCI (0,2 kgS/kgSL oder 200 gS/l SL). • Die Käserinde nimmt Salzlake SL auf, wodurch sie quillt und die Käsematrix der Rinde durchlässig wird.

• Mit fortschreitender Verweilzeitz des Käses K im Salzbad 2.1 tritt Wasser (, Molke ¹ M) durch den osmotischen Druck in die Salzlake SL über, während Salz S aus der Salzlake SL in das Käseinnere diffundiert, wodurch der Käse K nach Gleichung (1 ) eine Salzmenge

AS = Y ys - X xs (1 ) aufnimmt.

• Diese vom Käse K aufgenommene Salzmenge AS wird der Salzlake SL des Salzbades 2.1 entnommen. Zusätzlich verdünnt die austretenden Molke M die Salzlake SL, weshalb der Salzlake SL zum Aufrechterhalten der erforderlichen Salzbad-Konzentration c kontinuierlich Salz S hinzugefügt werden muss.

• Die austretende Molke M enthält weitere gelöste/dispergierte Käse-Inhaltsstoffe (unter anderem Proteine, Mineralien, Mikroorganismen, Fette), die in die Salzlake SL im Salzbad 2.1 übergehen, vorstehend als Bestandteile B bezeichnet, und es kontinuierlich verschmutzen (verunreinigte Salzlake SL*).

• Das aus der Käsereimilch stammende und nach der Käseherstellung teils in der Molke M enthaltene Calcium geht als dissoziierte Ca ²⁺ -Ionen mit der Molke ins Salzbad über. Durch diesen Verlust an Calcium und die Aufnahme von Natrium würde die Käserinde zu stark aufquellen und dadurch weich werden, was für die Lagerstabilität des Käses K unvorteilhaft wäre. Daher wird zusätzlich zur NaCI- Konzentration auch die CaCh-Konzentration im Salzbad 2.1 auf einem kontrolliert hohen Niveau gehalten, um den osmotischen Druck der Ca ²⁺ -Ionen aus dem Käse K heraus durch Nachdosierung von CaCh-Lösung in das Salzbad möglichst auszugleichen. Eine Nachdosierung ist deshalb erforderlich, weil die Salzlake SL im Salzbad 2.1 mit der Aufnahme der Molke-Menge kontinuierlich an Volumen zunimmt und das Becken des Salzbades 2.1 quasi überlaufen würde. Dieser „Überlauf', ein Überlaufvolumen oder das überschüssige Volumen AV, wird im industriellen Salzungsprozess zunächst in Überlauftanks aufgefangen und dann beim sog. „Absalzen“ gezielt abgelassen. Beim heutigen Absalzen A, also dem Ablassen der überschüssigen Salzlake aus dem Salzbadsystem ins Abwasser, wird die darin enthaltene Salz- und Schmutzfracht inklusive NaCI und CaCh mit dem Abwasser verloren. Da die gelösten Salze NaCI und CaC in dissoziierter Form vorliegen, trägt somit auch das CaCh mit zur Chlorid-Konzentration (Cl~ Ionen) im Abwasser bei.

Beispiel 1 :

Stand der Technik - realisierte Betriebswerte

Mengen- und Salzbilanz am Beispiel eines industriellen großtechnischen Salzungsprozesses von Käse, bei dem der zu salzende Käse K absatzweise oder kontinuierlich in ein vorgegebenes Volumen V der Salzlake SL im Salzbad 2.1 eingebracht wird und entsprechend absatzweise oder kontinuierlich als gesalzener Käse KS das Salzbad 2.1 verlässt.

• X = 92.000 kgK/d Käse K gehen mit einem natürlichen Salzgehalt von xs = 0,9 % Salz S (xs = 0,009 kgS/kgK) in das Salzbad 2.1 ein und führen somit X xs = 828 kgS/d mit sich.

• 25.000 kg Salz S werden in einem Zeitraum von ca. 11 Tagen zwecks Aufsalzung in das Salzbad 2.1 eingeleitet, demnach ca. 2.300 kgS/d entsprechend ca. 830 tS/a (bei ca. 350 d/a), und damit ergeben sich bei ca. 70 €/tS Aufsalzungskosten von ca. 56.000 €/a.

• 4.950 ISL/d Salzlake-Absalzung + 2.700 ISL/d Salzbad-Filter-Entleerung ergeben 7.650 ISL/d Salzlake Verlust (ISL/d = Liter SL/d).

• Abwasser/Verlust bei 19,5 % Salzkonzentration (0,195 kgS/kgSL) bei einer Dichte von 1 ,11 kgSL/ISL ergeben ca. 8.490 kgSL/d Salzlake SL, die sich in ca. 0,195 x 8.490 = 1.680 kgS/d Salz S und 6.830 kgW/d (Wasser + Bestandteile) aufteilen.

Jährliche Salzverlust im Abwasser bei rund 580 tS/a ergeben bei 70 €/tS Absalzungskosten von mehr als 40.000 €/a.

Aus der Emission von 580 tS/a ergibt sich über die Molmassen von Natrium (22,99) und Chlor (35,45) eine Chlorid-Emission von ca. 351 tCI-7a und eine Natrium-Emission von ca. 230 tNa+/a.

• Der Käse K nimmt (2.300 - 1 .600) = 640 kgS/d Salz S auf und gibt 6.830 kgW/d (W steht hier für: Wasser + Bestandteile) ab. ■> Nutzbare Salzaufnahme ca. 640 kS/d Salz S und bei 350 d/a entsprechend 224 tS/ Salz S.

-> Es verlassen (92.000 - 6.830 + 640) = 85.810 kgK/d gesalzener Käse KS das Salzbad 2.1.

85.810 kgK/d gesalzener Käse KS enthalten nach dem Salzbad 2.1 insgesamt (828 + 640) = 1 .468 kgS/d Salz S, die einem Salzgehalt ys = 1.468 kgS/d/(85.810 kgK/d) = 0,017 kgS/kgK entsprechen (1 ,7 %).

• Etwa 1.000 l/a 22%ige CaCh-Lösung mit einer Dichte p = 1 ,198 kg/l (http://www.periodensystem-online.de) ergeben 264 kg CaCh/a (entsprechend 0,75 kg CaCh/d bei 350 d/a). Sie werden kontinuierlich nachdosiert, um 0,4 % CaCh (0,004 kgCaCh/kgW; W = Wasser+Bestandteile) im Salzbad 2.1 zu halten (Analysewert für Ca ²⁺ = 0,0015 kgCa ² 7kgSL, entsprechen mit dem Molverhältnis 40 (Ca)/110,98 (CaCh) einer Konzentration von 0,4 % CaCh in Wasser+Bestandteile).

Mit 6.830 kgW/d gehen 6.830 x 0,004 = 27 kg/d CaCI ₂ (= 10 kgCa ² 7d + 17 kgCL-/d), bei 350 d/a entsprechend 6tCI-/a, in das Abwasser.

• Abwasser-Mehrkosten durch Chlorid-Gehalt CI- > 200 mg/l(Wasser+Bestand- teile) (> 0,0002 kgCI-/kg(Wasser+Bestandteile) betragen bei 0,13 €/kgCI- 130 €/tCI- = ca. 46.000 €/a. n CI- im Abwasser aus CaCh spielen gegenüber den Chlorid-Ionen CI- im Abwasser aus NaCI nur eine untergeordnete Rolle.

• Die Gesamtkosten allein durch Salzverlust + Abwasser-Mehrkosten betragen somit mit ca. 40.000 + ca. 46.000 mehr als = 76.000 €/a.

Beispiel 2:

Erweiterung der Anlage gemäß Beispiel 1 von 92.000 kg/d = 92 t/d ungesalzenem Käse K um Faktor 1 ,7 auf 156 t/d ungesalzenem Käse K (Skalierung der Werte aus Beispiel 1 mit Skalierungsfaktor 1 ,7).

• 156 tK/d Käse K mit xs = 0,009 kgS/kgK gehen ins Salzbad 2.1 (1 .400 kgS/d).

• 3.900 kgS/d = 1.360 tS/a ergeben bei 70 €/tS Aufsalzungskosten von ca. 95.000 €/a. • 13.000 ISL/d Salzlake-Verlust SL bei 19,5 % Salzkonzentration bei einer Dichte von 1 ,11 kgSL/ISL ergeben ca.14.400 kgSL/d Salzlake SL, die sich in ca. 2.810 kgS/d Salz S und ca. 11 .590 kgW/d (Wasser + Bestandteile) aufteilen. Jährliche Salzverlust im Abwasser bei rund 990 tS/a ergeben bei 70 €/tS Absalzungskosten von ca. 70.000 €/a. Aus der Emission von 990 tS/a ergibt sich über die Molmassen von Natrium (22,99) und Chlor (35,45) eine Chlorid-Emission von ca. 600 tCI-/a und eine Natrium-Emission von ca. 390 tNa+/a.

• Der Käse K nimmt (3.900 - 2.810) = 1.090 kgS/d Salz S auf und gibt 11.590 kgW/d (Wasser + Bestandteile) ab. Nutzbare Salzaufnahme ca. 1 .090 kS/d Salz S und bei 350 d/a entsprechend 382 tS/ Salz S.

Es verlassen (156 - 11 ,59 + 1 ,09) = 145 tK/d gesalzener Käse KS das Salzbad 2.1. CaCh-Nachdosierung liefert 10 tCI-/a in das Abwasser.

• Abwasser-Mehrkosten durch Chlorid-Gehalt CI- > 200 mg/l(Wasser+Bestand- teile) (> 0,0002 kgCI-/kg(Wasser+Bestandteile) betragen bei 0,13 €/kgCI- 130 €/tCI- > 79.000 €/a.

• Die Gesamtkosten allein durch Salzverlust + Abwasser-Mehrkosten betragen somit mit ca. 70.000 + ca. 79.000 mehr als = 149.000 €/a.

Beispiel 3:

Beispiel 3 geht aus von dem im Beispiel 2 dargestellten und abgeschätzten Salzungsprozess (Skalierungsfaktor 1 ,7 gegenüber Salzungsprozess gemäß Beispiel 1) und zeigt mit der Zielsetzung

• hygienische Reinigung des Salzbades 2.1

• effizientes Salz-Recycling

• Einhaltung von max. 200 mgCI-/l(Wasser+Bestandteile) entsprechend 0,0002 kgCI-/kg(Wasser+Bestandteile) entsprechend 320 mgNaCI/kg(Was- ser+Bestandteile) entsprechend 0,00032 kgNaCI/kg(Wasser+Bestandteile in ein Oberflächenwasser die Ergebnisse auf, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Anlage zu seiner Durchführung gemäß Figur 2 gegenüber dem bekannten Verfahren gemäß Beispiel 2, dargestellt in den Figuren 1 und 3, erzielbar und in Figur 4 dargestellt sind. Auf eine detaillierte rechnerische Abschätzung wird verzichtet. Die relevanten Ergebnisse der Beispiele 2 und 3 sind in der nachstehenden Tabelle vergleichsweise dargestellt:

Tabelle

BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN

Figuren 1, 3 (Stand der Technik)

1 bekannte erste Anlage

2 Salzbad-Einheit

2.1 Salzbad

2.2 Umlaufleitung

4 Käse-Bereitstellungseinheit

6 Salz-Bereitstellungseinheit

8 Käse-Aufnahmeeinheit

10 Wasser-Bereitstellungseinheit

12 Überlauftank

14 Gully

16 Käse-Zuführeinrichtung

18 Salz-Zuführeinrichtung

20 Wasser-Zuführleitung

22 Käse-Abführeinrichtung

24 Salzlake-Abführleitung

26 Salzlake-Ablassleitung

A Absalzen

B Bestandteile

K ungesalzener Käse

KA Käse aufnehmen

KB Käse bereitstellen

KS gesalzener Käse

M Molke

5 Salz

SA Salzen

SB Salz bereitstellen SL Salzlake (originär zubereitet oder gereinigt)

SL* verunreinigte Salzlake

ST Stapeln

UW Um wälzen

V vorgegebenes Volumen

AV überschüssiges Volumen

W Wasser

WB Wasser bereitstellen c erforderliche Salzbad-Konzentration

T Verweilzeit

Figur 1a (Stand der Technik)

1 * bekannte zweite Anlage

27 Filter

28 Erhitzer

29 Abzweigleitung

29.1 erstes Absperrventil

29.2 zweites Absperrventil

F Filtern

H Heizen (Aufkochen)

SL+ gefilterte und aufgekochte Salzlake

WM Wärmeträgermedium Figuren 2, 4

100 Anlage

30 erste Salzlake-Trenneinheit

30.1 Ultrafiltrationseinheit

32 Salzlake-Aufkonzentrierungseinheit

34 Permeat-Ablaufleitung

36 erste Salzlake-Zuführleitung

38 zweite Salzlake-Zuführleitung

40 Retentat-Ablaufleitung

42 Abwasser-Ablaufleitung

44 Wasser-Zuführleitung

46 Abwasser-Aufnahmeeinrichtung

50 zweite Salzlake-Trenneinheit

50.1 Elektrodialyseeinheit

50.2 erster lonentauschermembranen-Stapel

50.3 zweiter lonentauschermembranen-Stapel

60 Steuereinrichtung

AK Aufkonzentrieren

BM Bemessen

Ca ²⁺ Calcium-Ionen

CaCh Calcium-Chlorid

CL- Chlor-Ionen (Chlorid)

E Einleiten

ED Elektrodialyse-Verfahren

ES Einstellen MT 1 erstes Membran-T rennverfahren

MT2 zweites Membran-Trennverfahren

MV1 erstes Mengenverhältnis

MV2 zweites Mengenverhältnis

Na+ Natrium-Ionen

NaCI Natriumchlorid

SE Entsalzen

SLK gereinigte Salzlake

SLP gereinigtes Salzlake-Permeat

SLR verunreinigtes Salzlake-Retentat

SLR* entsalztes verunreinigtes Salzlake-Retentat

TR Trennen

UF Ultrafiltrations-Verfahren

WAA Abwasser aufnehmen

WA Abwasser (z.B. Diluat)

Z Zusammenführen (gesteuert) a erster Steuerungsanschluss b1 zweiter Steuerungsanschluss b2 dritter Steuerungsanschluss c1 Salz-Konzentration (Mischung aus SLP + SLK) x1 erste Anteile x2 zweite Anteile