Kombinierte Sensoren zur Überwachung von Durchfluss- und Temperaturfiltern optimieren die Prozesse in der Molkereiindustrie

Die Aufrechterhaltung der Wettbewerbsfähigkeit in der heutigen milchverarbeitenden Industrie hängt von einer Kombination von Faktoren ab, darunter:den Automatisierungsgrad, die Effizienz der Produktion, das Hygienic Design, die effektive Reinigung und letztendlich die Lebensmittelsicherheit. Wie ein feiner Balanceakt bewegt sich die milchverarbeitende Industrie auf einem schmalen Grat zwischen Lebensmittelsicherheit und Anlageneffizienz. Mit der Wahrscheinlichkeit, dass ein starker Fokus auf die Verbesserung der Effizienz des Prozesses gelegt wird, spielen Sensoren jetzt eine immer wichtigere Rolle.

Sensorik- und Instrumentierungsspezialisten BAUMER entwickelt gemeinsam mit Kunden Sensoren für deren spezifische Anforderungen. Ein gutes Beispiel dafür sind Durchfluss- und Temperatursensoren für Filterüberwachungsanwendungen in der Milchindustrie. Heute werden viele Lebensmittel wie Joghurts, Milchgetränke und Quark mit zusätzlichem Protein angereichert und diesen proteinreichen Lebensmitteln wird ein ernährungsphysiologischer Nutzen nachgesagt, um den Muskelaufbau zu unterstützen. Sportler verwenden daher häufig zusätzliche Proteinpulver und Shakes, deren Herstellung sich optimieren lässt, wenn die Filtrationsprozesse mit den richtigen Sensoren überwacht werden.

Ein gutes Beispiel dafür ist Homann, Teil der Müller-Gruppe, Hersteller einer breiten Palette von Molkereiprodukten wie Joghurts, Milchgetränken, Mayonnaise und Salatdressings. Sensorik und Instrumentierung Spezialisten BAUMER haben Homann dank der Funktionen und Vorteile ihrer Überwachungssensoren dabei geholfen, ihr Ziel zu erreichen, die Prozessoptimierung in ihren Produktionsprozessen zu maximieren .

Die Grundlage für Proteine, die zur Anreicherung von Lebensmitteln verwendet werden können, bilden meist Molke oder Magermilch, die sukzessive gefiltert werden müssen, um die Proteinkonzentration zu erhöhen. Ziel ist es, eine möglichst proteinreiche Konzentration zu erhalten, die anschließend getrocknet und weiterverarbeitet wird.

Dieser Vorgang ist sehr energieintensiv und seine Wirksamkeit hängt maßgeblich vom Zustand des Filters ab. Kalorimetrische Durchflusssensoren können die Überwachung des Filterzustands erleichtern, was dazu beiträgt, die Qualität und Kosteneffizienz der Proteinextraktion zu optimieren.

Ein Sensor für Durchflussrate und Temperatur

Die Crossflow-Filtrationstechnologie ist normalerweise die bevorzugte Option für Filtereinheiten, die in der Milchindustrie verwendet werden, typischerweise zur Erhöhung des Proteingehalts in Milch oder Molke, bei der die Medien, die sogenannten "Feeds", durch Filter gepumpt werden, bis das verbleibende Konzentrat das gewünschte erreicht hat Trockenmasse.

Ein Indikator für die Effektivität der Filtrationspumpen (und damit des Filtrationsprozesses) ist meist eine Kombination aus Temperatur- und Druckmessung. Die Druckdifferenz der Messwerte vor und nach der Filtration lässt Rückschlüsse auf die Wirksamkeit des Filters, wie zB Verstopfung, zu. Wäre es jedoch nicht besser und direkter, den Durchfluss des Mediums zu messen, um sicher zu sein, wie der Filtrationsprozess funktioniert?

Ist beispielsweise die Durchflussmenge zu gering, verstopft der Filter schneller und muss gereinigt oder ausgetauscht werden. Bei parallel geschalteten Modulbatterien sind Verschiebungen und Schwankungen im Strömungsverlauf ein Problem. Bei zu hohem Volumenstrom wird der zulässige Druckverlust pro Modul überschritten und die Module teleskopieren.

Gleichzeitig ist die Temperatur ein wichtiger Faktor beim Filtern. Wenn beispielsweise eine Temperatur von etwa 122 °F gewählt wird, begünstigt dies die Filtration ohne Denaturierung der wärmeempfindlichen Molkeproteine, was bedeutet, dass auch die Prozesstemperaturen überwacht werden müssen.

Thermische Durchflusssensoren wie Baumer FlexFlow-Sensoren sind eine effektive, praktikable und kostengünstige Lösung zur Filterüberwachung, da sie neben der Temperatur auch den Durchfluss messen. Da diese Sensoren den Vorteil haben, dass sie keine beweglichen mechanischen Teile haben, sind sie nahezu wartungsfrei und ermöglichen eine zuverlässige Überwachung der Querstromfilter über viele Jahre hinweg. Die Baumer FlexFlow Familie von Strömungs- und Temperatursensoren stellt eines der umfangreichsten Sortimente an Prozesssensoren dar. Basierend auf dem kalorimetrischen Messprinzip können diese Sensoren sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Medientemperatur überwachen.

Sie verfügen über IO-Link und je nach Einstellung und Anschluss entweder zwei Schaltausgänge oder einen Schalt- und einen Analogausgang (4-20 mA/ 0-10 V). Die Versionen PF20H und PF20S sind für hygienische und industrielle Anwendungen geeignet.

Die Kombination zweier Messfunktionen in einem Sensor reduziert die Anzahl der Messstellen in geschlossenen Systemen und minimiert die Kosten für Installation, Service und Lagerhaltung. Durch ihren symmetrischen, zentrierten Aufbau können die Sensoren unabhängig von ihrer Einbaulage und Ausrichtung optimal im Prozess installiert werden, um präzise Messungen und Prozesssicherheit zu gewährleisten.

Über IO-Link können mehrere Sensoren gleichzeitig konfiguriert werden, was die Schaltpunkteinstellung für unterschiedliche Prozessstufen beim Einrichten oder Chargenwechsel vereinfacht und zudem Zeit spart. Die Abfrage und Auswertung von Diagnosedaten ist jederzeit möglich, wodurch die Systemverfügbarkeit erhöht wird.

FlexFlow-Sensoren verfügen über ein robustes Edelstahlgehäuse mit integrierter Elektronik und Auswerteeinheit, wodurch aufwändige Verkabelungen und Schaltschrankmontagen entfallen. Dadurch werden keine zusätzlichen Benutzerschnittstellen benötigt, was die Bedienung vereinfacht und eine effiziente Prozessführung ermöglicht. Alle Modelle sind temperaturbeständig bis 150°C und damit CIP (Clean-in-Place) und SIP (Steam-in-Place) fähig.

Leitfähigkeitsmessung in KVP-Prozessen

Nahezu jeder Zyklus in der Verarbeitung von Milchprodukten erfordert CIP und dieser reproduzierbare Prozess muss die Reinigungsmitteldosierung unabhängig von Druck- und/oder Temperaturschwankungen genau definieren. Bei den CIP-Anlagen von Homanns in Bottrop musste die Dosierung verbessert werden und das neue CombiLyz von Baumer Leitfähigkeitssensor war die Lösung. Dank schneller Reaktionszeit sorgt es für präzise Messergebnisse bei einer maximalen Abweichung von <1%. Der Messanschluss des induktiven Sensorelements bietet einen 6,6 mm breiten Kanal, der gewebe- oder feststoffhaltige Medien toleriert und Homann dabei geholfen hat, die Waschmitteldosierung zu optimieren und die Rohstoffkosten zu senken.

Laut Frank Piatkowski, Anwendungs- und Verfahrensingenieur bei Homann , „.Baumers CleverLevel ist die Ein-Sensor-Lösung für unterschiedliche Medien und seit dem Einsatz dieser Sensoren haben wir eine deutliche Reduzierung technischer Störungen festgestellt.“ Er bestätigte:„Baumer-Produkte werden Teil unserer Überlegungen, wenn wir in neue, hochmoderne CIP-Installationen investieren, und wir wissen, dass diese innovativen Sensorlösungen uns helfen, unsere Optimierungsziele trotz der zunehmenden Komplexität unserer Prozesse zu erreichen.“

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