Digitalisierung in der Milchverarbeitung: Nachhaltiges Sprühtrocknen
21 Mar 2023
Die Sprühtrocknung ist ein hervorragendes Verfahren, um Milch und Erzeugnisse auf Milchbasis als stabile, leicht zu verarbeitende Pulver zu konservieren, die ohne Kühlung sicher gelagert werden können. Der Sprühtrocknungsprozess erfordert jedoch viel heiße Luft und Energie. Deshalb haben wir bei GEA eine Softwarelösung entwickelt, mit der sich der Gesamtenergieverbrauch um 5-10 % senken lässt.
Milchprodukte sicher und zugänglich machen
Milch ist sehr nahrhaft, aber obwohl frische Milch und Lebensmittel auf Milchbasis für viele Menschen ein wichtiger Bestandteil einer gesunden Ernährung sind, können Milchprodukte bei Umgebungstemperaturen schnell verderben. Selbst gekühlte Milchprodukte und Getränke müssen innerhalb weniger Tage verbraucht werden. Die Kühlkette aufrecht zu erhalten, ist zudem mit Kosten und einem logistischen Aufwand verbunden, wenn die Produkte weiter entfernte Konsumenten in bester Qualität erreichen sollen.
Eine Lösung besteht darin, Milchprodukte zu Milchpulver zu verarbeiten, das bei Umgebungstemperaturen stabil ist. Die Sprühtrocknung ist ein Verfahren dazu, das der Milch Wasser entzieht. Seit Jahrzehnten nutzt die Industrie diese Methode zur Verarbeitung von Frischmilch und Lebensmitteln auf Milchbasis zu vielseitigen Milchpulvern mit langer Haltbarkeit. Diese Produkte behalten ihren gesamten Nährwert und können trotzdem bei Raumtemperatur gelagert werden. Außerdem lassen sie sich entweder direkt als Pulver oder durch Wiederauflösen in Wasser leicht verwenden.
Sprühgetrocknete Molkereiprodukte sind über weite Strecken deutlich kostengünstiger zu transportieren, nicht nur, weil sie keine Kühlung benötigen, sondern auch, weil der größte Teil des Wassers entfernt wurde und somit weniger Volumen vorhanden ist. Dadurch wird Milchpulver als wichtige Nahrung für Säuglinge und Erwachsene leichter rund um den Globus verfügbar.
Energieeffizienz verbessern
Für uns Verbraucher ist es selbstverständlich, dass unsere Milchprodukte in Pulverform gut schmecken und lange haltbar sind. Für die Hersteller ist die Sprühtrocknung jedoch ein komplexer Prozess, der für jede unterschiedliche Rezeptur und Pulverformulierung genau kontrolliert und angepasst werden muss, damit die genauen Pulvereigenschaften erhalten bleiben.
Bei der Sprühtrocknung wird Heißluft verwendet, um Wasser aus dem flüssigen Produkt zu verdampfen. Dies ist ein energieintensiver Prozess, aber die Experten von GEA haben über Jahrzehnte hinweg an der Entwicklung nachhaltiger Lösungen gearbeitet, die sicherstellen, dass Sprühtrocknungsanlagen weniger Energie verbrauchen. Eine Möglichkeit zur Senkung des relativen Energieverbrauchs besteht darin, den Sprühtrockner mit einem festgelegten Energiebedarf bei maximaler Produktivität zu betreiben.
Die digitale Prozesssteuerungslösung von GEA, GEA OptiPartner, hilft Betreibern, den Prozess reibungsloser zu gestalten und den relativen Energieverbrauch des Sprühtrockners zu senken. Das System überwacht kontinuierlich die wichtigsten Betriebsparameter und passt sie in Echtzeit an, um den Sprühtrocknungsprozess stabil zu halten und gleichzeitig mit maximaler Effizienz zu betreiben. Das Ergebnis ist eine verbesserte Effizienz und eine höhere Produktivität bei gleichzeitiger Sicherheit aller wichtigen Daten.
Prozessproduktivität sofort 10 % höher
Unsere Kunden haben bewiesen, dass durch die Installation von GEA OptiPartner für den Sprühtrockner eine relative Energieeinsparung von 5 % erzielt werden kann, indem der Produktausstoß bei gleichem Energieeinsatz erhöht wird. Die Installation eines zusätzlichen GEA OptiPartner-Moduls für den Verdampfer kann die Energieeinsparungen weiter erhöhen. Verdampfer sind bei der Entfernung von Wasser noch energieeffizienter als Sprühtrockner, und die Optimierung der Verdampferleistung mit GEA OptiPartner bedeutet, dass im Sprühtrockner noch weniger Wasser entfernt werden muss. Alles in allem kann die Installation der beiden Module von GEA OptiPartner sowohl für den Verdampfer als auch für den Sprühtrockner zu einer 10-prozentigen Verbesserung der Prozessproduktivität führen. Für Anlagenbetreiber bedeutet das: Die Vorteile lassen sich fast sofort verbuchen.
Die Verwendung des GEA OptiPartner Moduls für Verdampfer zusätzlich zum GEA OptiPartner Sprühtrockner-Modul kann die Produktivität weiter steigern und die relative Energieeffizienz um 10 % verbessern.
Digitale Tools und Automatisierung
Die Entwicklung von Prozessautomatisierung und digitalen Werkzeugen sowohl für Forschung und Entwicklung als auch für die Produktion hat vielen Industriezweigen neue Möglichkeiten zur täglichen Produktivitätssteigerung und Nachhaltigkeit eröffnet. Mit digitalen Tools lassen sich viele Aspekte eines Fertigungsprozesses überwachen und steuern, von der Stabilität und Effizienz über die Bestandsverwaltung bis hin zur Nutzung der Anlagen und der Planung von Wartungsarbeiten. Integrierte digitale Tools können die Bediener im Voraus warnen, wenn Prozesse aus dem Optimum laufen, so dass Probleme erkannt und behoben werden können, bevor ein Produktionslauf gestoppt werden muss. Einige Tools können sogar Personalschulungen planen und die Berichterstellung automatisieren. Wichtig ist, dass die heutige Software schlankere, umweltfreundlichere Herstellungsprozesse ermöglicht, indem sie die Produktivität von wertvollen Inhaltsstoffen maximiert und gleichzeitig die Umwelt schont.
GEA OptiPartner automatisiert die Optimierung von Sprühtrocknern und agiert wie ein Autopilot, der nicht nur Prozesse überwacht, sondern mithilfe fortschrittlicher Prozessmodelle kritische Parameter berechnet und in Echtzeit anpasst – viel schneller, als es ein Mensch je könnte. Die Ingenieure können sich stattdessen auf andere Produktionsaufgaben konzentrieren, während sie die benutzerfreundliche Oberfläche zur Überwachung des Prozesses im Auge behalten.
Kein Kapitalaufwand
Digitale Tools werden in der Regel als Software-as-a-Service angeboten, es fallen also keine Investitionskosten an. Stattdessen schließen die Kunden ein erneuerbares Abonnement für die Plattform ab.
Minimale Unterbrechung
Auch GEA OptiPartner wird als „Optimierung-as-a-Service" angeboten. Dabei führen GEA-Fachleute die gesamte Einrichtung, Wartung und Aufrüstung durch. Während die Installation neuer energiesparender Geräte und Komponenten in Produktionslinien aufwendig ist, und die Anlage sogar abgeschaltet und angepasst werden muss, lassen sich moderne digitale Tools wie GEA OptiPartner mit nur geringen Unterbrechungen integrieren. So kann die Produktion auf der Sprühtrocknungsanlage wie gewohnt weiterlaufen, während die GEA OptiPartner Software installiert und konfiguriert wird. Nach der Integration in die bestehende Prozesssteuerung für Sprühtrockner oder Verdampfer sind keine weiteren Eingriffe erforderlich. GEA OptiPartner wird beim Start automatisch ausgeführt und passt sich den Produkt-, Prozess- und Rezepturspezifikationen an.
Die digitalen Tools können in der Regel auch vom Hersteller fernüberwacht und aktualisiert werden. Mit OptiPartner verfolgen die Experten von GEA die Funktionsweise der Sprühtrocknungsanlage und stellen Kunden umfassende Berichte zur Verfügung. Da wir das gesamte System ständig aus der Ferne überwachen, können wir bei Bedarf Verbesserungen anregen oder Fehler beheben.
GEA OptiPartner ist ein kleiner, aber feiner Beitrag, mit dem sich GEAs Ingenieure für eine bessere Welt einsetzen.
