Brix-Inline-Messung zur Abwasserüberwachung in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion

Wie das Vaisala Inline-Prozessrefraktometer genaue Messungen von Brix und Konzentration und die Regelung des Prozesses zur Optimierung der Abwasserüberwachung ermöglicht

Eine der weltweit erfolgreichsten Genossenschaften der Lebensmittel- und Getränkeindustrie suchte für eine Produktionsstätte nach Möglichkeiten, hervorragende Qualitätskontrolle mit Betriebsoptimierungen zu kombinieren, um die Effizienz zu steigern. Da Unternehmen in der gesamten Lebensmittel- und Getränkeindustrie bestrebt sind, die Produktkonsistenz aufrechtzuerhalten, Abfälle zu reduzieren, Ressourcen zu schonen und ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern, benötigen sie Lösungen, die verschiedene Parameter präzise messen.

Die Herausforderung: Echtzeitüberwachung zur Sicherstellung der Compliance und zur Optimierung der betrieblichen Abläufe

Die Genossenschaft ist davon überzeugt, dass Lebensmittel dazu beitragen können, die Gesundheit der Menschen und des Planeten zu verbessern. Ein Teil dieses Engagements für Nachhaltigkeit basiert auf dem Aufbau effizienter und umweltfreundlicher Betriebsabläufe und Lieferketten.

Regelmäßige Audits der Produktionsanlagen stellen sicher, dass die betrieblichen Prozesse der Genossenschaft sinn- und wirkungsvoll auf Arbeit, Ethik, Gesundheit und Sicherheit sowie Umweltpraktiken einwirken. Zudem sucht die Genossenschaft ständig nach neuen Möglichkeiten, die Prozesse zu verbessern, um Menschen weltweit zugängliche, erschwingliche und nahrhafte Lebensmittel anbieten zu können.

Das Werk der Genossenschaft produziert jährlich 24 Millionen Produkteinheiten. Dabei werden die Abwässer der Produktion auf erhöhte Zuckerwerte überwacht. Einrichtungen dieser Art müssen die Belastung der Abwässer mit organischen Stoffen (z. B. Zucker) überwachen, weil das Überschreiten der Grenzwerte Bußgelder, Strafen und Werksschließungen nach sich ziehen kann.

Die Qualität des Wassers muss definiert werden, bevor es aufbereitet und recycelt werden kann. Zu den herkömmlichen Methoden zur Messung der Wasserqualität gehören Tests auf TOC (gesamter organischer Kohlenstoff) und CSB (chemischer Sauerstoffbedarf). Neben dem CSB-Wert wird für die Abwasseraufbereitung üblicherweise auch der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) als für die Aufsichtsbehörden kritischer Wert ermittelt.

Der BSB gibt die Menge an gelöstem Sauerstoff an, die erforderlich ist, um organische Abfallstoffe durch Zersetzung über einen bestimmten Zeitraum aus dem Wasser zu entfernen. Organische Schadstoffe sind für die Umwelt problematisch, da bei ihrer Zersetzung der im Wasser enthaltene Sauerstoff verbraucht wird. Ein höherer BSB-Wert weist normalerweise auf eine stärkere Wasserverunreinigung hin, während das Wasser bei niedrigeren BSB-Werten weniger verunreinigt und sauberer ist.

Im Lebensmittel- und Getränkesektor hängt der BSB hauptsächlich von der Zuckerkonzentration ab. Durch die Messung der Zuckerkonzentration im Abwasser können Betreiber sicherstellen, dass organische Abfallstoffe nicht in das Endprodukt, sondern in den Abfluss gelangen. Einrichtungen wie die der Genossenschaft müssen vernachlässigbare Mengen Abwasser zur internen Aufbereitung umleiten, bevor sie in die kommunale Kanalisation gelangen. Wenn die Zuckerkonzentrationen zu hoch sind, muss das Abwasser gelagert und zu einer externen Aufbereitungsanlage transportiert werden. Das erhöht die Betriebskosten.

Früher war es in der Branche nicht üblich, die Abwässer der Einrichtungen kontinuierlich zu überwachen. Deshalb suchte die Leitung der Genossenschaft nach Informationen zum Ausstoß organischer Stoffe durch die Einrichtung. Außerdem sollten die Teams für Technik, Wartung und Betrieb in die Lage versetzt werden, Ereignisse im Zusammenhang mit Abfällen besser überwachen zu können, um künftige Probleme auszuschließen. Den in einem fünftägigen BSB-Test erhobenen Informationen konnte die Genossenschaft entnehmen, dass über verschiedene Tage immer wieder zu hohe Konzentrationen auftraten. Aufgrund der zwischen den Tests verstrichenen Zeit waren die Daten aber bereits veraltet. Die Ermittlung der Ursache war deshalb außerordentlich schwierig.

Letztendlich entschieden sich die verschiedenen Teams der Genossenschaft in der Einrichtung für die Installation eines Überwachungssystems, das den Abwasserstrom automatisch basierend auf erhobenen Brix-Werten regelt.

Die Lösung: Vaisala Inline-Prozessrefraktometer zur Ermittlung der Zuckerkonzentration im Abwasser

Die Produktionseinrichtung der Genossenschaft setzt bereits seit mehr als 15 Jahren in verschiedenen Anwendungen Messinstrumente von Vaisala ein und hat „großen Erfolg mit den Instrumenten und ihren Möglichkeiten“.

Ein leitender Projekttechniker der Einrichtung erfuhr, dass ein anderes Werk der Genossenschaft diese Art von Instrumenten für eine Abwasseranwendung nutzte. Er fragte sich, ob das Refraktometer zum Messen von Zucker im Abwasser eingesetzt werden könnte.

Da die BSB-Überwachung erforderlich ist, um die Kläranlage wegen der übermäßigen Belastung mit organischen Stoffen warnen zu können, muss die Genossenschaft den BSB-Wert kennen. Nur so kann ein ordnungsgemäßer Aufbereitungsprozess unter Einhaltung der Vorschriften aufrechterhalten werden. Um Abwasserströme effektiv regeln und die Kläranlage vor außergewöhnlichen Belastungen warnen zu können, muss das Messgerät zuverlässig arbeiten und jederzeit in Betrieb sein.

Vaisala Prozessrefraktometer

Das Prozessrefraktometer ist ideal für Anwendungen geeignet, bei denen die Inline-Überwachung und die Regelung zur Verbesserung der Produktqualität und zur Kostensenkung beitragen können. Es ermöglicht genaue Brix-Inline-Messungen und Konzentrationsmessungen sowie eine auf den Werten basierende Prozessregelung.

Das eigenständige Gerät misst Brix-Werte und analysiert und verwaltet Diagnosedaten, die auch angezeigt werden. Das bietet die folgenden Vorteile:

• Robuste Produktqualitätskontrolle
• Schnelle Reaktion auf Produktqualitätsabweichungen
• Beseitigung von Produktkontamination
• Genaue Produktkennzeichnung
• Optimierter Energie- und Rohstoffverbrauch
• Verbesserte Nachhaltigkeit der Gesamtproduktion
• Höhere Effizienz, Kapazität und Ausbeute der Produktion bei minimalem Wartungsaufwand
• Weniger Abfall
• Geringeres Risiko von Produktrückrufen, Umsatzverlusten und Rechtskosten
• Produkte entsprechen den Erwartungen der Verbraucher in Bezug auf Erscheinungsbild, Textur und Geschmack

Die Genossenschaft der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nutzte das Wissen der anderen Einrichtung als Ausgangspunkt und kann in Gesprächen mit dem Vaisala Team und dem Vertriebspartner zu dem Ergebnis, dass ein Vaisala Refraktometer die ideale Lösung für die BSB-Überwachung der Abwässer wäre.

Vorteile: Kontinuierliche Prozesskontrolle in Echtzeit ohne Beeinträchtigung der Messgenauigkeit

Nachdem der Gegenflansch für den Sensor in die Rohrleitungen eingebaut worden war, konnte das Inline-Prozessrefraktometer von Vaisala online geschaltet und problemlos in das SPS-System vor Ort integriert werden.

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„Das Vaisala-Refraktometer liefert Echtzeitdaten zu dem, was im Inneren der Einrichtung geschieht“, sagte Michael Kohlmann, Regional Sales Manager bei Vaisala. „Nach der Installation des Vaisala Messgeräts konnte das Team Zeiträume, in denen Prozessunterbrechungen oder -störungen auftraten, exakt ermitteln und die Ursachen dieser Probleme genauer diagnostizieren, um Abfälle möglichst weitgehend zu eliminieren.“

Da bei der Produktion anfallende Abwässer überwacht werden müssen, um die Einhaltung der Umweltschutzvorschriften sicherzustellen, ergab sich für die Genossenschaft in dieser Anlage die Reduzierung des Prozentsatzes an BSB als primärer Vorteil.

Dank des Inline-Prozessrefraktometers von Vaisala konnte die Genossenschaft allein in dieser Einrichtung Kosteneinsparungen im sechsstelligen Bereich verzeichnen. Zudem konnten Aufschläge vermieden, Materialverluste reduziert und Betriebsabläufe optimiert werden. Dank dieses genauer arbeitenden Überwachungssystems werden die Teams über Prozessstörungen informiert, sodass auf die kritischen Herausforderungen in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion reagiert werden kann.

Die Genossenschaft weiß, dass die Nachhaltigkeit ihrer Produktionseinrichtungen in direktem Zusammenhang mit den Verfahren zur Abwasseraufbereitung steht. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Wasseraufbereitungssystems müssen erhöhte Konzentrationen organischer Materialien schnell erkannt werden. Das Vaisala Refraktometer ist deshalb ideal für die Überwachung und Aufbereitung von Abwässern in Produktionseinrichtungen der Genossenschaft geeignet, bevor die Abwässer in die öffentliche Kanalisation eingeleitet werden.

Das Vaisala Refraktometer liefert zuverlässige Alarme bei hohen Konzentrationen organischer Stoffe und hilft Herstellern, die Effizienz von Prozessen zu verbessern, Ressourcen nachhaltiger zu nutzen und die Kapazität zu maximieren. Gleichzeitig wird die Qualität sichergestellt, Produktabfälle werden reduziert und kostspielige ungeplante Stilllegungen der Anlagen werden vermieden.