Optiquad-M 4050 W heißt ein spektroskopisches Analysesystem, das Krohne speziell zur kontinuierlichen Inline-Konzentrationsbestimmung von Eiweiß, Fett, Lactose und Trockenmasse in Milchprodukten entwickelt hat. Hier erfahren Sie wie das Gerät funktioniert und welche Vorteile es dem Anwender bietet.
Die Ermittlung der Stoffzusammensetzung im Prozess ist eine gängige Methode zur Qualitätsbestimmung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Vor dem Hintergrund der immer schneller werdenden Produktionsprozesse gewinnt die Inline-Analytik an Bedeutung. Sie liefert kontinuierlich Werte, die unmittelbar für die Steuerung und Regelung der Prozesse eingesetzt werden können. Zudem ermöglicht sie, den Automatisierungsgrad von Prozessen zu steigern. Das gilt insbesondere für spektroskopische Verfahren. Sie arbeiten schnell und berührungslos und bieten eine Signalverarbeitung in Sekundenschnelle.
Vorteile gegenüber Laborverfahren
Die kontinuierliche Arbeitsweise und die schnelle Bereitstellung der Messewerte sind die Hauptvorteile der Inline-Spektroskopie gegenüber spektroskopischen Laborverfahren. Probenahme und -aufbereitung sowie die Zeit, die die Analyse benötigt sorgen für eine zeitverzögerte Ausgabe der Messergebnisse, die dann nicht unbedingt den aktuellen Prozessstatus wiedergeben und somit als Basis für die Prozesssteuerung eher ungeeignet sind.
Die spektroskopische Inline-Analytik ist in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie weit verbreitet. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig; sie reichen von der Überwachung der Funktion und Effizienz von Filtern über die Leckageerkennung bis hin zur Konzentrationsbestimmung beispielsweise bei der Speiseölraffination oder bei Frittierprozessen. Andere wichtige Einsatzgebiete sind die Bestimmung der Gesamtfett und -proteinmenge bei der Milchannahme oder die Konzentrationsmessung zur Einstellung eines konstanten Fett-Protein-Verhältnisses bei der Käseherstellung.
Messung direkt in der Rohrleitung
Optiquad-M 4050 W heißt ein spektroskopisches Analysesystem, das Krohne speziell zur kontinuierlichen Inline-Konzentrationsbestimmung von Eiweiß, Fett, Lactose und Trockenmasse in Milchprodukten entwickelt hat. Im Unterschied zu herkömmlichen Bypass-Geräten wird mit dem Optiquad-M 4050 W direkt in der Rohrleitung gemessen. Und zwar ohne Medienberührung, was einen besonderen Vorteil angesichts der branchentypischen hohen Hygienestandards darstellt.
Die Analyse erfolgt durch ein optisches Fenster einer Standard-Varinline-Messstrecke. Das Messgerät liefert im Sekundentakt sehr präzise Messwerte, die ein wesentlich schnelleres Eingreifen in die Produktion ermöglichen. Probenahmen und Probenaufbereitung und die damit verbundenen Fehlerquellen entfallen. Durch die hohe Langzeitstabilität und den Wegfall von Verbrauchsmaterialien lassen sich zudem die Betriebs- und Wartungskosten signifikant senken.
Ein deutsches Molkereiunternehmen nutzt die Messgeräte der Baureihe Optiquad-M 4050 W bei der Herstellung von Molkenproteinkonzentrat (WPC). Letzteres wird durch die Aufkonzentration von Molke mithilfe eines zweistufigen Ultrafiltrationsverfahrens gewonnen. Ziel ist es, das Verhältnis von Gesamtprotein zu Trockenmasse zu steigern, indem Wasser, Laktose und andere Nichtproteinverbindungen entfernt werden. Die Molke wird in ein laktosehaltiges Permeat und ein proteinhaltiges Retentat getrennt.
Zweistufige Ultrafiltrationsanlage
Die erste Ultrafiltrationsstufe produziert ein Molkenproteinkonzentrat, das 60 % Protein in der Trockenmasse enthält (WPC 60). Möglich ist auch ein Produkt mit 35 % Protein in der Trockenmasse (WPC 35), das anschließend in der zweiten Anlage zu WPC 80 aufkonzentriert werden kann.
Für den optimalen Betrieb der Ultrafiltrationsanlagen muss das Verhältnis von Protein zu Trockenmasse im Retentat bekannt sein. Sowohl den Protein- als auch den Trockenmassegehalt bestimmte die Molkerei in der Vergangenheit im ausschließlich Labor.
Die bereits erläuterten Nachteile dieser Vorgehensweise veranlassten den Milchverarbeiter zur Anschaffung der Optiquad-M-4050-W-Geräte. Mit ihrer Hilfe ist nun eine automatisierte Regelung der Ultrafiltrationsanlagen möglich. Die Inline-Geräte kontrollieren die Endkonzentration im Retentat kontinuierlich und ohne großen Zeit- und Personalaufwand.
Bis zu 12 Lichtquellen
Die Einbindung in den Prozess erfolgt über ein optisches Fenster im Standard-Varinline-Gehäuse hinter der Ultrafiltration von WPC 35, 60 bzw. 80. Zur Messung verwendet der Optiquad-M 4050 W bis zu 12 Lichtquellen, die Licht mit genau definierten Frequenzen emittieren. Dabei kommen bis zu vier optische Verfahren zum Einsatz. Auf Wunsch des Anwenders wird alle drei Sekunden ein Messwert ausgegeben und an die Steuerung übertragen.
Mithilfe des Optiquad-M 4050 W kann die Molkerei nun das Protein-Trockenmasse-Verhältnis exakt und vor allem kontinuierlich bestimmen. Durch die Anbindung an eine SPS kann nun ein automatisierter Regelkreis betreiben werden. Auf diese Weise ist die Molkerei in der Lage, die Betriebsparameter dynamisch nachzujustieren, sobald der tatsächliche WPC-Wert vom Sollwert abweicht. Die Molkerei kann so den Prozess besser an eine gewünschte Mindestgrenze heranfahren, ohne sie jedoch zu unterschreiten. Dadurch lässt sich bei gleichem Rohstoffeinsatz die Ausbeute von Molkenproteinkonzentrat steigern.
Der Einsatz des Optiquad-M 4050 W bietet noch weitere Optimierungsmöglichkeiten: Würde die Molkerei das Gerät zum Beispiel auch für die Molke-Standardisierung vor den Ultrafiltrationseinheiten einsetzen, ließe sich bereits im Vorfeld ein noch genauerer Protein- und Trockenmassegehalt einstellen und die Produktion von Molkenproteinkonzentrat noch weiter maximieren.
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: dei0616krohne
Bernd Schumacher
Technical Industry Manager, Global Industry Division Food, Krohne
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