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Nachhaltigkeit in der Lebensmittelproduktion: Wie Inline-Messung den Energieverbrauch in Verdunstungsprozessen senken kann
Verdunstung gehört zu den energieintensivsten Prozessen in der Lebensmittel- und Milchindustrie. Da der Druck zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Emissionen steigt, suchen Hersteller nach neuen Wegen, die Prozesseffizienz zu verbessern – und Verdunstungsprozesse sind ein zentrales Ziel. Zuverlässige Inline-Messung trägt entscheidend dazu bei, diese Prozesse zu optimieren, indem sie in Echtzeit viele kleine Ineffizienzen entfernt, die in Summe zu großen Energieeinsparungen führen können.
Warum die Effizienz der Verdunstung für Nachhaltigkeit wichtig ist
Das Kernprinzip der industriellen Verdunstung hat sich seit über hundert Jahren nicht verändert, aber was sich verändert hat, ist die Präzision, mit der wir den Prozess messen und steuern können. Bisher erfolgten die Überwachung und Steuerung der Konzentration meist durch manuelle Probenahme und Bedienerjustierungen, doch der Wechsel zu einer kontinuierlichen Inline-Messung kann den Dampfverbrauch deutlich senken.
Um eine solche Reduktion ins rechte Licht zu rücken: In einem typischen Milchpulverwerk machen Verdunstung und Sprühtrocknung zusammen bis zu 70 % des gesamten Energieverbrauchs der Anlage aus – wobei allein die Verdunstung für einen großen Anteil dieses Wertes verantwortlich ist. Doch Optimierungsmaßnahmen konzentrieren sich oft auf Geräteupgrades und nicht darauf, wie präzise die Konzentration gesteuert wird. Die Balance zwischen Produktqualität und Prozesseffizienz ist eine zentrale Herausforderung, bei der Inline-Messung helfen kann – selbst kleine Verbesserungen bei Messung und Steuerung können zu erheblichen Energieeinsparungen und einem geringeren CO₂-Fußabdruck führen, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.
Wie die Inline-Messung zur Prozessoptimierung eingesetzt werden kann
Inline-Sensoren können Prozesskonzentrationen kontinuierlich messen, ohne dass traditionelle Laborproben erforderlich sind. Die kontinuierlichen Echtzeitdaten, die Inline-Sensoren liefern, aktivieren die automatisierte Steuerung des Feststoffgehalts oder der Konzentration, ohne dass manuelle Justierungen oder Überdämpfung erforderlich sind, um Qualitätsrisiken zu vermeiden.
Auf diese Weise führt kontinuierliche prozessinterne Überwachung zu:
- Weniger Produktverluste
- Verbesserte Produktkonsistenz
- Schnellere Reaktion auf Zufuhrversionen
- Geringeres Risiko menschlicher Fehler
- Optimierter Dampfverbrauch
Im Vergleich zur manuellen Probenahme liefert die Inline-Messung Echtzeit-Feedback, das eine dynamische Justierung an wechselnde Bedingungen ermöglicht und dazu beiträgt, die Verwendung von Wärme und Dampf zu optimieren sowie den Energieverbrauch zu senken. Die Einbindung der Inline-Messung in Prozesssteuerungssysteme unterstützt zudem die prädiktive Wartung und die Effizienzüberwachung. Insgesamt bedeutet Inline-Messung, dass Lebensmittelproduzenten von einer reaktiven zu einer proaktiven Steuerung wechseln können, was ein entscheidender Faktor für ein nachhaltiges, effizientes Verdunstungssystem ist.
Genaue, hygienische und robuste Inline-Messung mit Vaisala Lösungen
Vaisala Technologie, darunter Inline-Refraktometer sowie Lösungen zur Messung von Feuchte und Taupunkt, gewährleistet selbst in anspruchsvollen Lebensmittelproduktionsumgebungen zuverlässige Ergebnisse. Vaisala Polaris™ Hygienerefraktometer sind sowohl 3-A-Sanitary- als auch EHEDG-zertifiziert, wodurch sichergestellt wird, dass sie die Hygieneanforderungen erfüllen und in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung sicher eingesetzt werden können.
Die Integration von Vaisala Polaris Prozessrefraktometern in Ihren Verdunstungsprozess ermöglicht die kontinuierliche Echtzeit-Inline-Konzentrationsmessung von Brix, Feststoffgehalt oder Gehalt an echt gelösten Stoffen. Vaisala Refraktometer können direkt an den Einlässen, Auslässen oder Zwischenstufen von Verdampfern montiert werden, um zuverlässige Messwerte zu liefern, die nicht durch Blasen, Kristalle oder ungelöste Feststoffe verfälscht werden.
Vaisala Polaris Prozessrefraktometer sind direkt einsatzbereit und einfach zu verwenden und werden vorkalibriert geliefert. Dank ihrer dauerhaften Stabilität ohne Abweichungen und ihres minimalen Wartungsaufwands müssen sie nicht neu kalibriert werden, und ihre Lebenszykluskosten sind niedrig. All diese Merkmale helfen Lebensmittel-, Milch- und Getränkeherstellern, die Prozesskonzentrationen präzise zu steuern, den Verdunstungsprozess zu optimieren und den Energieverbrauch zu senken.
Tatsächliche Energie- und Kosteneinsparungen
Um ein Beispiel aus der Praxis zu nehmen, schauen wir uns die Verdunstung in der Milchverarbeitung an. In diesem Prozess wird Wasser aus Milch oder anderen Milchströmen entfernt, um ein konzentriertes Produkt herzustellen. Typische Anwendungen sind die Herstellung von ungesüßter oder gesüßter Kondensmilch, Milchpulver, Säuglingsnahrung sowie Molken- und Laktosepulver. Das Produkt muss gemäß den Endproduktspezifikationen auf einen bestimmten Feststoffgehalt verdampft werden.
Verdampfer werden häufig als Einzel- oder Mehrfacheffekt-Systeme ausgelegt, um die Energieeffizienz zu verbessern. Ein typischer Installationsort für das Refraktometer ist der Ausgang des Verdampfers, wo es den Bedienern Echtzeitdaten zum Feststoffgehalt liefern kann. Zusätzliche Refraktometer, die vor und zwischen den Verdunstungsschritten installiert sind, ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung und Steuerung der Leistung des Verdampfers.
Die während der Verdunstung erreichte Gesamtfeststoffgehaltskonzentration ist entscheidend, da sie sich direkt auf die Leistung des nachfolgenden Trocknungsprozesses und die Qualität des Endprodukts auswirkt. Die kontinuierliche Echtzeitmessung des Feststoffgehalts ermöglicht es den Bedienern, die Verdunstungsbedingungen anzupassen. Übersteigt der Feststoffgehalt den Sollwert, steigt die Viskosität der Milch, was beim Trocknungsvorgang Probleme mit der Zerstäubung verursacht. Umgekehrt erhöht ein zu niedriger Feststoffgehalt den Energieverbrauch in der Trocknungsphase.
Wesentliche Vorteile der Verwendung eines Inline-Refraktometers bei der Verdunstung:
- Gleichbleibende Endproduktqualität und reduzierter Abfall
- Niedrigere Betriebskosten durch verbesserte Energieeffizienz
- Optimierte Verdampferleistung
Mehr erfahren über die Verwendung eines Refraktometers bei der Milchverdunstung
Mehr erfahren über die Verwendung eines Refraktometers bei der Verdunstung von Säften
Mehr erfahren über die Verwendung eines Refraktometers bei der Pektinextraktion und -verdunstung
Wie intelligente Messtechnologie die CO2-neutrale Lebensmittelproduktion unterstützt
Im Zuge des Übergangs der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zu CO2-Neutralität werden Digitalisierung, kontinuierliche Überwachung und intelligente Prozesssteuerung die Verdunstungsprozesse der Zukunft maßgeblich prägen. Heutzutage führt eine ineffiziente Konzentrationskontrolle in Verdunstungsprozessen häufig zu unnötigem Dampfverbrauch und höheren Betriebskosten. Die Nutzung der intelligenten Messtechnologie von Vaisala kann Lebensmittelproduzenten dabei helfen, ihren Energieverbrauch und ihre Emissionen zu reduzieren – und letztlich ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.