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Prozesssteuerung Mit dem Fettgehalt der Milch den Prozess steuern

| Autor / Redakteur: Jörg Holtmann / Tobias Hüser

Eine große deutsche Molkerei suchte nach einer Alternative, die durch eine kontinuierliche, genaue Messung des Fettgehaltes im Summenstrom eine verbesserte Prozesssteuerung ohne Zeitverzug ermöglicht. Die Lösung lag in einem spektroskopischen Analysesystem zur kontinuierlichen berührungslosen Inline-Messung von Fett und Eiweiß in Milchprodukten.

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Das spektroskopische Analysesystem misst kontinuierlich und berührungslos Eiweiß, Fett und Lactose in Milchprodukten. (Bild: Krohne)
Das spektroskopische Analysesystem misst kontinuierlich und berührungslos Eiweiß, Fett und Lactose in Milchprodukten. (Bild: Krohne)

Zur Herstellung von Trinkmilch mit unterschiedlichen Mindest-Fettgehalten wird die angelieferte Rohmilch in der Molkerei in Magermilch (etwa 0,05% Fettgehalt) und Rahm getrennt. In genau diesem Rahmstrom wird nun der Fettwert mit Coriolis-Durchflussmessgeräten gemessen. Coriolis-Durchflussmessgeräte messen neben dem direkten Massedurchfluss auch direkt die Dichte des Mediums. Aus diesem Dichtemesswert wird mit einer festen Formel der Fettwert berechnet. Diese Fettmessung funktioniert nur relativ genau, weil der Fettgehalt im Rahmstrom hoch genug ist. Die Messgenauigkeit in der Trinkmilch, also dort, wo der Milchproduzent eigentlich den Fettwert messen möchte, ist für eine Regelung des Fettgehalts bei Weitem nicht mehr ausreichend.

Unter Einbezug der aktuellen Durchflussmengen von Magermilch und Rahm wird berechnet, wie viel Rahm der Magermilch hinzu gemischt werden muss, um den gewünschten Fettgehalt in der standardisierten Milch zu erreichen. Zu den Ungenauigkeiten der Mess- und Stellgeräte kommt hinzu, dass bei der von Kundenseite geforderten hohen Genauigkeit der Fettmessung schon die Schwankungsbreite des Fettwertes im Magermilchstrom von etwa 0,02% Fett eine Rolle spielt. Nimmt man jetzt noch die vielen Prozessschritte, z.B. der ESL-Milch-Produktion hinzu, bei der Teilströme pasteurisiert, homogenisiert und mikrofiltriert werden können, so kann man leicht nachvollziehen, dass eine Inline-Messung des Fettgehalts in der fertig standardisierten (ESL-) Milch Vorteile bietet. Diese Vorteile kommen insbesondere voll zur Geltung, wenn man eine Online- statt einer Batch-Standardisierung durchführt.

Bei den unterschiedlichen, aufgezeigten Unsicherheiten der herkömmlichen indirekten Fettstandardisierung wurde der reale Fettwert bisher durch Probenzug und Vermessung im Labor regelmäßig überprüft. Eventuelle nötige Eingriffe in den Prozess erfolgten somit entsprechend spät. Bei Abweichungen zum geforderten Fettgehalt wird durch manuelle Veränderung des Sollwertes entsprechend mehr oder weniger Rahm hinzudosiert.

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