Messung von Molke – Inline-Konzentrationsmessung mit Refraktometer
Molke fällt als flüssiges Nebenprodukt bei der Käse- und Quarkherstellung an und enthält neben Wasser noch einen erheblichen Anteil wertvoller Inhaltsstoffe wie Molkenproteine, Laktose, Mineralstoffe und Vitamine.
Durch moderne Trenn- und Aufbereitungsverfahren können diese Bestandteile gezielt zurückgewonnen und zu hochwertigen Produkten weiterverarbeitet werden. Eine wichtige Rolle spielen dabei Verfahren wie Ultrafiltration, Umkehrosmose, Eindampfung, Kristallisation und Trocknung.
Für eine effiziente Prozessführung ist es entscheidend, die Konzentration der verschiedenen Produktströme zuverlässig zu überwachen. Eine kontinuierliche Inline-Messung ermöglicht es, Konzentrationsänderungen direkt im Prozess zu erkennen und nachfolgende Prozessschritte gezielt zu steuern.
Mit einem KXS Inline-Refraktometer kann die Konzentration geeigneter Molke- und Produktströme kontinuierlich direkt in der Rohrleitung gemessen werden.
Wie ist der Verfahrensablauf?
Die Verarbeitung von Molke umfasst typischerweise mehrere aufeinanderfolgende Trenn- und Konzentrationsschritte:
- Vorbehandlung: Abtrennung von Bruchresten und Restfett
- Ultrafiltration: Trennung in proteinreiches Retentat und laktosehaltiges Permeat
- Aufkonzentrierung: Eindampfung der Produktströme
- Sprühtrocknung: Herstellung von Molkenpulver bzw. Molkenproteinkonzentrat
- Kristallisation: Gewinnung von Laktose aus dem Permeat
- Abtrennung und Trocknung: Weiterverarbeitung der Laktosekristalle
Bei der Ultrafiltration werden größere Bestandteile wie Proteine zurückgehalten, während kleinere Bestandteile wie Laktose und Mineralsalze die Membran passieren.
Das proteinreiche Retentat kann anschließend weiter aufkonzentriert und getrocknet werden. Das Permeat wird beispielsweise zur weiteren Aufkonzentrierung und anschließenden Laktosegewinnung eingesetzt.
Die Grafik wurde mithilfe von KI erstellt.
Warum ist die Konzentrationsmessung bei der Molkeverarbeitung wichtig?
Die Konzentration der Produktströme beeinflusst die nachfolgenden Prozessschritte unmittelbar. Eine kontinuierliche Messung hilft dabei:
- konstante Prozessbedingungen sicherzustellen
- Konzentrationsschwankungen frühzeitig zu erkennen
- Eindampfprozesse gezielt zu überwachen
- den Energieeinsatz zu optimieren
- definierte Zulaufbedingungen für Trocknung und Kristallisation sicherzustellen
- Produktverluste zu reduzieren
- manuelle Probenahmen zu verringern und
- Produktionsprozesse zu automatisieren
Insbesondere bei der Aufkonzentrierung von Molke und Permeat ist eine zuverlässige Konzentrationsmessung wichtig, um die gewünschten Prozessbedingungen reproduzierbar einzuhalten.
Die Konzentration der verschiedenen Molkeströme kann traditionell durch Probenahme und anschließende Laboranalyse bestimmt werden.
Bei einer solchen diskontinuierlichen Messung steht das Ergebnis jedoch erst nach der Probenahme und Analyse zur Verfügung. Veränderungen zwischen den einzelnen Messungen können dadurch nur zeitverzögert erkannt werden.
Eine Inline-Messung ermöglicht dagegen die kontinuierliche Überwachung direkt im laufenden Prozess.
Innovative Lösung und Vorteile der Inline-Konzentrationsmessung
Das KXS Inline-Refraktometer ermöglicht die kontinuierliche Messung der Konzentration direkt im Prozess.
Das Refraktometer bestimmt den Brechungsindex des Mediums. Dieser verändert sich in Abhängigkeit von der Konzentration der gelösten Bestandteile und kann zur kontinuierlichen Prozessüberwachung genutzt werden.
Die Messung erfolgt direkt in der Prozessleitung und benötigt keine regelmäßige manuelle Probenahme. Dadurch stehen kontinuierlich aktuelle Messwerte zur Verfügung.
Vorteile der Inline-Messung:
- kontinuierliche Konzentrationsmessung
- direkte Messung im Prozess
- schnelle Erfassung von Konzentrationsänderungen
- weniger manuelle Probenahmen
- Unterstützung der Prozessautomatisierung
- einfache Integration in bestehende Anlagen
- geringer Installationsaufwand
- robuste Ausführung für den industriellen Einsatz
Ein Inline-Refraktometer kann an verschiedenen Stellen der Molkeverarbeitung eingesetzt werden:
Nach der Ultrafiltration
Die Messung kann zur Überwachung der Konzentration von Retentat und Permeat eingesetzt werden. Dadurch lassen sich die Produktströme für die nachfolgenden Prozessschritte kontinuierlich kontrollieren.
Vor und nach der Eindampfung
Bei der Aufkonzentrierung kann die Messung dazu beitragen, die gewünschte Konzentration kontinuierlich zu überwachen und den Eindampfprozess entsprechend zu steuern.
Vor der Sprühtrocknung
Die Konzentrationsmessung kann zur Kontrolle des Zulaufstroms zum Sprühtrockner eingesetzt werden und damit zur Sicherstellung definierter Prozessbedingungen beitragen.
Vor der Kristallisation
Bei der Laktosegewinnung kann die Konzentration des aufkonzentrierten Permeats vor dem Kristallisationsprozess überwacht werden.
Das KXS Inline-Refraktometer ist für die dauerhafte Messung direkt im Prozess ausgelegt. Abhängig von der Anlagenkonfiguration kann der Sensor direkt an einer Rohrleitung oder über eine geeignete Durchflussmesszelle installiert werden.
Für die direkte Installation stehen verschiedene gängige Prozessanschlüsse zur Verfügung. Alternativ bietet eine Durchflussmesszelle zusätzliche Möglichkeiten bei der Nachrüstung bestehender Anlagen.
Die Messwerte können über 4–20-mA-Ausgänge sowie digitale Schnittstellen an eine übergeordnete Steuerung oder ein Prozessleitsystem übertragen werden.
Die Installation erfolgt ohne zusätzlichen Bypass oder eine separate Pumpe, sofern die jeweiligen Prozessbedingungen eine direkte Installation zulassen.
Weitere Informationen zur Installation finden Sie hier!
Physikalischer Hintergrund
Ein Refraktometer misst den Brechungsindex eines Mediums. Dieser hängt unter anderem von der Zusammensetzung und Konzentration der gelösten Stoffe ab.
Bei geeigneten Molke- und Produktströmen kann diese Abhängigkeit genutzt werden, um Konzentrationsänderungen kontinuierlich zu erfassen.
Im Gegensatz zu einer diskontinuierlichen Laboranalyse liefert das Inline-Refraktometer fortlaufend aktuelle Messwerte. Diese können zur Prozessüberwachung, Dokumentation und – bei entsprechender Einbindung – zur automatischen Regelung verwendet werden.
Bei der Auslegung der Messung sind insbesondere Medium, Konzentrationsbereich, Temperatur, Druck und die jeweilige Prozessstufe zu berücksichtigen.
Für Molkeanwendungen können typischerweise Konzentrationsbereiche von 0 bis 85 °Brix auftreten. Der relevante Messbereich ist jedoch abhängig vom jeweiligen Produktstrom und sollte für die konkrete Anwendung festgelegt werden.
Der typische Prozesstemperaturbereich liegt bei etwa 10 bis 70 °C.
Wie kann die Konzentration von Molke gemessen werden?
Für die kontinuierliche Prozessüberwachung eignet sich ein Inline-Refraktometer. Der Sensor misst den Brechungsindex des Mediums und ermöglicht daraus die Bestimmung der Konzentration geeigneter Produktströme.
Welche Vorteile bietet eine Inline-Konzentrationsmessung?
Die Messung erfolgt kontinuierlich direkt im Prozess. Konzentrationsänderungen werden dadurch ohne zeitaufwendige Probenahmen und Laboranalysen erkannt.
Wo kann ein Refraktometer in der Molkeverarbeitung eingesetzt werden?
Typische Messstellen befinden sich beispielsweise nach der Ultrafiltration, vor und nach Eindampfanlagen sowie vor der Sprühtrocknung oder Kristallisation.
Kann das Refraktometer nachgerüstet werden?
Ja. Neben der direkten Installation an einer Rohrleitung kann bei entsprechenden Anwendungen eine Durchflussmesszelle eingesetzt werden. Dadurch lässt sich die Messtechnik auch in bestehende Anlagen integrieren.
Kann die Messung an das Prozessleitsystem übertragen werden?
Ja. Das KXS Inline-Refraktometer verfügt über analoge 4–20-mA-Ausgänge und digitale Schnittstellen zur Übertragung der Messwerte an übergeordnete Steuerungs- und Prozessleitsysteme.
Welche Konzentrationsbereiche können gemessen werden?
Der tatsächlich geeignete Messbereich hängt vom jeweiligen Medium und der Anwendung ab. Bei der Molkeverarbeitung können typischerweise Konzentrationen bis etwa 85 °Brix auftreten. Für die konkrete Messstelle sollte der geeignete Messbereich individuell festgelegt werden.
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