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Zulässige Werte punktgenau erreicht

Die Schwarzwaldmilch GmbH produziert ein breites Sortiment von Milch-, Rahm-, Joghurt- und Quarkpulver. Direkt in den Herstellungsprozess integriert wachen Industriespektrometer über die Gehalte an Wasser oder Fett.

von Alimenta Import

Für die Produktion jedes Vollmilch- oder Rahmpulvers ist entscheidend, dass Schwarzwaldmilch den vorgeschriebenen Fettwert und den zulässigen Feuchtigkeitswert punktgenau erreicht. Die hochwertigen Trocken­produkte sollen möglichst wirtschaftlich produziert werden.
Zur Trocknung wird die Milch zunächst durch den Vakuumverdampfer eingedickt. Zurück bleiben Milchkonzentrate, die über Düsen oder rotierende Scheiben von oben in einen der drei bis zu 15 m hohen Sprüh­trock­nungstürme eingespritzt werden. Heissluft wird in den Trockenturm geleitet und mit dem feinst zerstäubten Produkt vermischt. In der kurzen Zeit, in der der Tröpfchennebel zum Turmboden hinabfällt, verdunstet das Wasser der Tröpfchen unter Wärmeabgabe der sich ab­kühlenden Luft. Um die verbliebene Rest­feuchte weiter zu reduzieren, befindet sich am Turmboden ein Fliessbetttrockner, in dem Luft­ströme für eine Nachtrocknung sorgen. Danach fällt das Pulver durch ein Sieb, das ständig in Bewegung ist, und gelangt über eine Schnecke in die Sackabfüllung oder Lagersilos.

Herausforderung an Verfahrenstechnik

Obwohl die Herstellung so vieler unterschiedlicher Trockenpulver aus Milch und anderen Lebensmitteln hohe Ansprüche an die Verfahrenstechnik stellt, hat Schwarzwaldmilch die Prozesse im Griff: «Der Einsatz innovativer NIR-Online-Technik ermöglicht uns, lückenlose zeitnahe Prozesskontrollen durchzuführen», erläutert Klaus Selck, Leiter derQualitäts­kontrolle. So hat Schwarzwaldmilch am Auslass der Sprühtrocknungstürme NIR-Online-Industriespektrometer postiert. Es handelt sich dabei um rund 30 mal 30 Zentimeter grosse, handliche Geräte, die mit einem Sichtfenster versehen sind. Fallen die Pulverkörnchen am Ende der Trocknungsprozesse durch das Sieb am Turmboden, werden sie von den Spektrometern fortlaufend mit Licht im Bereich des Nahen Infrarot (NIR) beschossen. Ein Dioden-Array-Spektrometer liest das Licht, das zurückkommt, parallel aus. Je nachdem, wie viel Feuchte, Fett und andere Subs­tanzen die Pulverkörner enthalten, differiert die Absorption des reflektierten Lichts.
Die Messwerte werden von einer speziel­len Prozesssoftware online ausgewertet und als Kurve dargestellt. Damit stehen sie dem Turmführer in der Schaltwarte auf Monitoren in Echtzeit zur Verfügung. Bei einer Abweichung von den Sollwerten kann er direkt in die Produktion eingreifen. Den Wassergehalt eines Pulvers etwa korrigiert er durch die Menge und Temperatur der zugeführten Trock­nungsluft oder durch die Menge des zugeführten Konzentrats. Zur nachgeschalteten Qualitätskontrolle nutzt Schwarzwaldmilch zusätzlich ein Laborgerät.

Zeitaufwendige herkömmliche Verfahren
Die neue NIR-Online-Technik löste die ­herkömmliche zweistufige Laboranalytik ab. ­Früher nahm der Turmführer von den Sprüh­trocknungsanlagen im Stundentakt Proben, die er im Schnellverfahren vor Ort tes­tete. ­Zudem wurden Proben der fertigen Trockenpulver im Labor untersucht. «Diese Verfahren waren sehr aufwendig und gaben nur zeit­verzögert Einblick in die Zusammensetzung der Trockenprodukte», sagt Klaus Selck. «So konnten wir erst spät auf Abweichungen in den Sollwerten reagieren und die Produktions­bedingungen korrigieren.» Mit NIR-Online liegen die Messergebnisse nun zu jeder Sekunde in Echtzeit vor. Dadurch kann der Zeitrahmen möglicher Fehlproduktionen genau eingegrenzt und die Auslieferung der betroffenen Chargen verhindert werden.
Bei der Installation wurden die Systeme mittels nasschemischer Untersuchungen ka­libriert. Sie überwachen die Trocknung von Molkereiprodukten und Hefeextrakten in den beiden grösseren Sprühtürmen von Schwarzwaldmilch, die eine Wasserverdampfung von insgesamt 3000 Kilogramm pro Stunde haben und in dieser Zeit bis zu 3 Tonnen Trockenpulver produzieren. Schwarzwaldmilch kontrolliert mit NIR-Online heute rund 80 Prozent der jährlichen Produktion.

Wesentlich konstantere Produktion
«Durch die zeitnahen kontinuierlichen Prozesskontrollen verzeichnen wir eine kons­tantere Produktion», betont Klaus Selck. «NIR-Online liefert zuverlässige Informa­tionen in wesentlich kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten.» So bietet die neue Technik die Möglichkeit, die gewünschten Spezifika­tionswerte der Trockenpulver exakt zu erreichen und eine maximale Leistung ihrer Sprühtrocknungstürme zu erzielen: «Je näher wir den Feuchtigkeitsgehalt am zulässigen Grenzwert fahren, desto wirtschaftlicher können wir produzieren», bringt Klaus Selck das Zusammenspiel von Qualität und Ökonomie auf den Punkt. pd/mig