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NIR-Spektrometer Industriespektrometer in der Mehlindustrie

Autor / Redakteur: Sibylle Hofmeyer* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Oberstes Ziel bei der Vermahlung von Getreide ist der Umweltschutz und die Steigerung der Qualität der Weizen- und Roggensorten. Um dies ständig zu gewährleisten, setzt ein Unternehmen in Ober-Ramstadt im Produktionsprozess Industriespektrometer von NIR-Online ein.

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1 Walzenboden mit Walzenstühlen in der Schlossmühle. Bild: Schlossmühle Ober-Ramstadt
1 Walzenboden mit Walzenstühlen in der Schlossmühle. Bild: Schlossmühle Ober-Ramstadt
( Archiv: Vogel Business Media )

Seit fast 170 Jahren wird in der Schlossmühle Ober-Ramstadt Getreide verarbeitet. Oberstes Ziel ist der Umweltschutz und die Steigerung der Qualität der eingesetzten Weizen- und Roggensorten. So müssen die zuliefernden Landwirte seit fast 15 Jahren Saatgut, Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Pflanzenernährung und Pflanzenschutz nach bestimmten Richtlinien ausführen.

NIR-Industriespektrometer direkt in die Produktion integriert

Doch der hohe Qualitätsanspruch der Schlossmühle reicht weiter: Wie kann die Mehlproduktion in der Mühle wirksam überwacht werden? Bis vor etwa drei Jahren beschränkten sich die Kontrollen auf das Labor, wo verschiedene NIR-Analysemöglichkeiten (NIR: Nahes Infrarot) und manuelle Untersuchungen nach ICC-Standardmethoden miteinander kombiniert wurden. Sie reichten jedoch nicht aus, um die wichtigen Qualitätsparameter konsequent zu überwachen. Da nur Stichproben gewonnen wurden, war es zudem unmöglich, frühzeitig auf mangelhafte Rohstofflieferungen oder Produktionsfehler zu reagieren. Eine umfassende Transparenz war also nur von einem System zu erwarten, das direkt in die Produktion integriert werden kann und die Werte der Inhaltsstoffe online abbildet.

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Zum Einsatz kommt in der Schlossmühle das NIR-Online-Industriespektrometer: „Es ist im Markt das einzige System, mit dem wir unsere Prozesse zeitnah überwachen und ständig auch neue Getreidesorten in die Messung einbeziehen können.“, sagt Heinrich Matthes, Inhaber der Schlossmühle. Dazu werden aus der laufenden Produktion Muster gescannt und im Labor manuell untersucht. Die NIR-Online-Systeme sind in der Lage, die Laborwerte durch eigene statistische Berechnungen automatisch in das vorhandene Messszenario zu integrieren. Damit können auch neue Kennzahlen problemlos dargestellt werden. „Ein unschätzbarer Vorteil, denn laufend kommen neue Getreidesorten hinzu“, lobt Matthes die Flexibilität der NIR-Online-Geräte. „Aufwändige Berechnungen von Hand sind nur noch zu Kontrollzwecken nötig.“

Vier strategische Messstationen von der Annahme bis zur Verarbeitung

Um die Produktionsprozesse von Anfang bis Ende voll im Griff zu haben, sind NIR-Online-Systeme an vier strategischen Punkten in der Schlossmühle postiert. Jede Station besteht aus einem Spektrometer zur Auslese des von der NIR-Technik verwendeten Lichtspektrums und der Prozesssoftware SX-Center. Diese dient der Online-Auswertung und grafischen Darstellung der Messergebnisse auf den Monitoren.

Hinzu kommt jeweils eine hochauflösende Farbkamera zur Messung äußerer und spektraler Merkmale der Produkte: zum Beispiel zur Erkennung von Mutterkorn-Befall des angelieferten Getreides und des Aschegehaltes der Fertigprodukte sowie zu deren Stippebestimmung.

Die erste NIR-Online-Station befindet sich gleich in der Getreideannahme, wo das von den Landwirten angelieferte Korn nach einer ersten Vorreinigung auf Herz und Nieren geprüft wird. Erst wenn sich dabei bestätigt, dass das Korn die angegebene Qualität besitzt, werden die Lieferungen in die entsprechenden Silozellen eingelagert. Falls nicht, schlägt das NIR-Online-System sofort Alarm und die Annahme wird gestoppt. Dann entscheidet der Müller, ob eine Ausweichzelle gewählt – oder die Lieferung abgewiesen wird: Vermischtes, minderwertiges Getreide hat in der Schlossmühle nichts zu suchen.

Steht das Mahlen des Getreides an, werden die eingelagerten Partien unter Verwendung von Waagen gemischt und über die Mühlenreinigung ein zweites Mal intensiv gesäubert. Nach Einstellung der notwendigen Vermahlungsfeuchtigkeit stehen diese Mischungen zwischen zehn und zwölf Stunden ab, damit sich das Wasser im Mehl richtig verteilt. Dann kommt die Charge in die Mühle, wo die mahlfertigen Mischungen vor Eintritt in die Walzenstühle von einer zweiten NIR-Online-Station auf Qualitätsabweichungen untersucht werden.

Die Mahlprozesse selbst finden in insgesamt neun Walzenstühlen mit jeweils zwei Passagen statt. In mehreren Durchgängen wird die feine Schale ausgemahlen, dabei entsteht jedes Mal ein Mehl-Endprodukt, das nicht mehr weiter bearbeitet wird. Über ein Klappensystem in helle und dunkle Mehle sortiert, fallen diese Endprodukte in so genannte Mehlsammel-Schnecken. Zurück bleiben grobe Bestandteile wie Schrote oder Grieße, die weiter bearbeitet werden.

Die Produktqualität ständig im Visier

Zur Endkontrolle der Mehle sind zwei weitere NIR-Online-Stationen im Einsatz. Sie nehmen die Inhaltsstoffe ins Visier; ebenso den für jeden Mehltyp entsprechenden Helligkeitsgrad, die so genannte Asche. Ist das Endprodukt zum Beispiel dunkler als vorgegeben, steuert das NIR-Online-System über eine Dossier-Schnecke automatisch helles Mehl nach. „Diese Endkontrollen garantieren der Schlossmühle eine gleichbleibend hohe Produktqualität“, sagt Heinrich Matthes. „Die Bäcker und Konditoren haben die Sicherheit, dass sie von uns spezielle Typenmehle wie Type 550 erhalten, die genau den DIN-Vorschriften entsprechen.“

Weniger Ausgaben bei besserem Ergebnis

Nach den intensiven NIR-Online-Erfahrungen könnte das Fazit der Schlossmühle nicht besser sein: „Die strikten Eingangskontrollen schaffen die Basis für eine Qualitätssicherung, die an den entscheidenden Produktionsabschnitten konsequent fortgesetzt wird“, lobt Matthes die NIR-Online-Technik.

Durch ihren Einsatz werden Produktionsfehler, Ausfallzeiten und Ausschuss minimiert. Zeigen sich Qualitätsschwankungen in den Prozessen, können die Müller rasch eingreifen, die Produktionsqualität steigt. Zugleich verbessert die hohe Produktgüte die Kundenzufriedenheit, vermeidet kostspielige Reklamationen und stärkt die Position der Schlossmühle im Wettbewerb. Durch umfassende Dokumentationsmöglichkeiten ist eine jederzeitige Rückverfolgbarkeit der Produktionsabläufe gewährleistet.

„Die Nutzung der NIR-Online-Technologie bedeutet für uns einen Quantensprung in der Prozesskontrolle. Es handelt sich um eine zukunftsträchtige, ausbaufähige Technik, die unserer Mühle zu weiterem Fortschritt verhelfen wird“, ist sich Matthes sicher. „Wir haben Kontrollmöglichkeiten, von denen wir vorher nicht zu träumen wagten, und können sicher produzieren.“ Als nächstes wollen die innovationsfreudigen Mühleninhaber gemeinsam mit dem NIR-Online-Team die Analysesysteme so weiter entwickeln, dass sie bereits in der Getreideannahme erkennen, ob die eingehenden Produkte von giftigem Mutterkorn oder Fosarium befallen sind. Dies wäre der folgerichtige Schritt hin zu einer umfassenden Qualitätssicherung.

Hintergrund: NIR-Online – Spektrometer zur Online-Kontrolle

NIR-Online-Industriespektrometer sind weltweit die ersten vorkalibrierten, optischen Systeme, mit denen die Prozesse zur Herstellung oder Weiterverarbeitung organischer und anorganischer Substanzen online analysiert, überwacht und gesteuert werden können. Aufgrund ihrer speziellen Beschaffenheit lassen sich NIR-Online-Systeme in fast jede beliebige Produktionsumgebung integrieren. Sie ersparen den Aufwand, den die herkömmliche NIR-Laboranalytik fordert. Statt Stichproben wird ein kontinuierlicher, zeitnaher Einblick in den Zustand von Prozessen gewonnen. Damit können Qualitätsschwankungen in der Produktion in Sekundenschnelle ausgewertet und korrigiert werden. Das lange Warten auf Laborergebnisse entfällt.

Hintergrund: Seit fast 170 Jahren in Familienbesitz

Die Schlossmühle Ober-Ramstadt wurde 1839 gegründet und ist seither in Familienbesitz. Um regionale Strukturen zu unterstützen und den umweltschonenden Anbau von Qualitätsgetreide zu fördern, bezieht der im hessischen Odenwald gelegene Betrieb ausschließlich Getreide von regionalen Landwirten. Diese verpflichten sich in Anbauverträgen, hochwertiges Schloss-Korn-Getreide nach den Richtlinien des integrierten Pflanzenbaus anzubauen. Zu den Kunden der Schlossmühle zählen mehr als 250 Bäckereien und Konditoreien in der Region.

*S. Hofmeyer, Hofmeyer PR, 69190 Walldorf

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