Beste Rosinen und Umweltschutz vereint

Fowler ist eine stark landwirtschaftlich geprägte Gemeinde mit üppigen Weinbaugebieten und ausgedehnten Agrarflächen. Hier wird eine große Menge an Rosinen produziert. Die National Raisin Company ist einer der größten unabhängigen Rosinenerzeuger der Branche. In seiner modernen 24-Hektar-Einrichtung im Herzen des fruchtbaren San Joaquin Valleys werden mehr als 45 Mio. Kilogramm Rosinen pro Jahr verarbeitet. Die Brüder Ernest, Krikor und Kenneth Bedrosian haben National Raisin im Jahr 1969 mit dem Ziel gegründet, den höchsten Qualitätsstandard innerhalb der Rosinenbranche zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Die hier erzeugten Rosinen stehen in den Geschäften unter der Marke „Champion Raisin“ in den Regalen.

Vor dem Versand werden die Rosinen einem 35-stufigen Reinigungsverfahren (Laser Kleen) und einer kompletten, gründlichen und dokumentierten Inspektion durch das unternehmenseigene Qualitätsteam unterzogen. National Raisin hat sich gegenüber dem United States Department of Agriculture (USDA) verpflichtet, an einer durchgängigen und konsequenten Qualitätskontrolle zu arbeiten und so den Status des Unternehmens als Erzeuger der „World’s Cleanest Raisin“ zu bescheinigen.

Bei der Verarbeitung von täglich ungefähr 200 t Rosinen mit den Laser-Kleen-Systemen des Unternehmens fallen pro Tag zwischen 225 und 300 m³ Abwässer an, die hauptsächlich durch das Waschen der Rosinen entstehen. Da das Produkt an der freien Luft in der Sonne getrocknet wird, sind die Rosinen mit einer feinen Staubschicht überzogen, was bei dem Sandboden im mittleren kalifornischen Valley kaum zu verhindern ist. Dieser Staub muss vor dem Verpacken natürlich abgewaschen werden.

Vor dem Hintergrund rasch steigender Abwasserkosten durch die Rosinenreinigung hat sich National Raisin entschieden, diesen wichtigen Unternehmensbereich zu optimieren, besonders in einem Landesteil, wo es Wasser nicht im Überfluss gibt. Die strengen Vorschriften zur Wasserableitung und zum Schutz der wichtigen, örtlichen Grundwasserschichten mussten unbedingt beachtet werden. Das bedeutete, dass herkömmliche Verfahren zur Abwasserentsorgung hier nicht ausreichen würden.

Wäre der Staub das einzige Problem, könnte man einfache Absetzbecken oder Filteranlagen einsetzen und das Wasser zum Beispiel zur Bewässerung weiterverwenden oder zu minimalen Kosten ins örtliche Klärwerk ableiten. Allerdings wird mit dem Wasser nicht nur der Staub von den Rosinen entfernt, sondern es löst sich auch ein Teil ihres Zuckers im Wasser. Wenn das Waschwasser mit gelöstem Zucker belastet ist, entsteht ein hoher biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB), der die Entsorgungskosten beträchtlich erhöht. Dadurch werden neben der vielen Schreibarbeit für Genehmigungen auch die vorgeschriebene permanente Überprüfung und eine Vielzahl an kostenintensiven Schritten zur Aufbereitung solcher Abwässer erforderlich. Das Abwasser mit Tanklastern zum örtlichen Gemeindeklärwerk zu bringen, war keine besonders attraktive Option. Das Gemeindeklärwerk verlangt ein kleines Vermögen für die Aufbereitung von Wasser mit hohem BSB.

National Raisin war der Meinung, dass das Wasser wieder dem Boden zugeführt werden könnte, wenn man den Zucker aus dem Abwasser entfernt. So würde man die Gebühren für das gemeindliche Klärwerk reduzieren und das umweltbedenkliche Aufbringen von BSB-Abwässern auf das Land verhindern. Also war klar, dass der Zucker vor der Entsorgung vom Waschwasser getrennt werden musste. Und daraus ließe sich sogar ein weiterer Nutzen ziehen. Wenn die Traubenzuckerkonzentration im Waschwasser hoch genug ist, könnte man es an die Destillerien in der Gegend als Ingredienz für Alkohole auf Weinbeerenbasis verkaufen. Dieser Alkohol wird für alkoholangereicherte Weine wie Sherry, Portwein und Weinbrand verwendet.

Das bedeutete aber, dass der Zuckergehalt auf das Doppelte oder Vierfache des normal im Rosinenwaschwasser vorhandenen Zuckers aufkonzentriert werden musste. Die beiden schlüssigsten Optionen waren Verdampfung und Um-kehrosmose (RO). Jedoch benötigen auch die modernsten und effizientesten Vakuumverdampfer eine Menge Energie, um genügend Waschwasser zu verkochen und so den beabsichtigten Zuckergehalt zu erreichen. Bei der Umkehrosmose wird lediglich so viel Energie verbraucht, um den nötigen Druck zu erzeugen, der das Wasser durch die Filtermembrane drückt. Dies birgt viele Vorteile: Mithilfe der Umkehrosmose können zu niedrige Zuckerwerte auch ohne einen Verdampfer auf eine höhere Konzentration gebracht werden, die für die weitere Verwendung ausreichend ist. Sind höhere Konzentrationen gewünscht, kann die Umkehrosmose als energiesparende, vorgeschaltete Konzentrationsstufe dienen, um Größe und Kosten des eines Verdampfersystems zu reduzieren.

Die Lösung fand National Raisins bei PCI Membranes, einer Marke von Xylem. Der entscheidende Vorteil dieser RO-Membranen ergab sich zum einen aus dem Durchmesser von 12,5 mm, der eine Vorfilterung überflüssig macht, und aus der Polymeroberfläche der Membran, die abriebfester als inerte Vorfilterwerkstoffe wie bei Keramikmembranen ist. Mit den Membranen konnte National Raisin die gewünschte Zuckeranreicherung in einem Schritt, anstatt in zwei Schritten, erreichen. In Pilotversuchen ließ sich nachweisen, dass die RO-Schlauchmembranen den Zuckergehalt auf die erforderlichen 8 bis 10 % aufkonzentrieren konnten, die für die Verarbeitung in einer Destillerie nötig sind. Nach Abschluss der ersten Versuche entschied man sich, 80 B1-Module der Xylem-Tochter PCI Membranes als kontinuierliches System zu installieren. Die Module wurden mit der RO-Schlauchmembran AFC99 ausgestattet und das System wurde mit der Kapazitätsausweitung von National Raisin auf bis zu 120 Module erweitert.

Nachdem das Gesamtsystem lief und das aufkonzentrierte Zuckerwasser (das Retentat) getrennt worden war, hatte das verbleibende Wasser (das Permeat) einen geringeren Anteil an gelösten Feststoffen als das Brunnenwasser, mit dem die Anlage von National Raisin versorgt wird. Daher kann das Wasser ohne Bedenken in Bezug auf Geruchsbelästigung oder Bodenverunreinigung wiederverwendet oder zur Bewässerung nahegelegener Weinbaugebiete eingesetzt werden. National Raisin setzt das Programm zur Optimierung der Umkehrosmose weiter fort, um die maximale Rendite für die Investition realisieren zu können. Die Anschaffungskosten der Anlage hatten sich in weniger als zwei Jahren amortisiert.

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