Ultraschall macht's möglich – Ressourcenschonende Reinigung von Produktionsanlagen in der Milchverarbeitung

Beim Erhitzen von Milch entstehen bereits nach kurzer Zeit an den heißen Oberflächen, die mit der Milch in Berührung kommen, Beläge, die aus kristallisierten Salzen und denaturierten Proteinen bestehen. Dieses durch die komplexe Zusammensetzung der Milch bedingte Phänomen wird als Fouling (engl. Belag, Verunreinigung) bezeichnet – und lässt sich weder am heimischen Herd noch in industriellen Anlagen vermeiden.

Ein "Teufelskreis" beginnt: Das Fouling reduziert den Wärmedurchgang – zur Sicherstellung der Erhitzungstemperatur wird sukzessive die Temperatur des Heizmediums erhöht – das Fouling des Produktes weitet sich aus… Wird der Prozess nicht früh genug unterbrochen, brennt der Belag an und kann in das Produkt abgetragen werden.

Eine regelmäßige und sehr gründliche CIP-Reinigung (Cleaning In Place) der Erhitzeranlagen bzw. Wärmetauscher ist daher Standard in allen Be- und Verarbeitungsprozessen von Milch und Milchprodukten. Doch gerade für kleine und mittelständische Unternehmen, die häufig kleine Chargen produzieren, sind die automatisierten CIP-Reinigungsprogramme überdimensioniert. Eine bedarfsgerechte, an den tatsächlich vorhandenen Belag angepasste Reinigung wäre notwendig. Diese würde zu erheblichen Einsparungen an Ressourcen – wie Energie und Wasser – und damit auch Kosten führen.

Im Rahmen eines interdisziplinären Projekts entwickelt derzeit ein Team der TU München und der Uni Hohenheim ein Messsystem auf Ultraschallbasis, mit dem der Reinigungsstatus und der Reinigungserfolg ohne Öffnen der Anlage mittels detektierter Signalparameter bestimmt und bewertet werden kann. Im Ergebnis ist eine dem Bedarf angepasste – und damit in der Regel effizientere – sowie häufig kürzere Reinigung möglich, die zu einer Minimierung des Ressourcenverbrauchs führt. Mit dem beforschten neuen Clamp-on-Messsystem könnte für bestimmte Anwendungen in der Praxis eine Reduktion von reinigungsbedingten Produktionsunterbrechungen um bis zu 50 % erreicht werden.

Erste Ergebnisse und eine Demonstrationsanlage stehen den Unternehmen der Milchindustrie in 2012 zur Verfügung. Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen können davon profitieren, denn teure Investitionen sind nicht nötig: Das Ultraschallmesssystem wird voraussichtlich unter 500 Euro kosten.


Informationen zum Projekt AiF 16302 N "Ultraschallbasiertes Messsystem zur Verfolgung von Fouling in Wärmetauschern und zur Validierung des Reinigungserfolges"

... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)