NIR-Online-Industriespektrometer So kontrollieren Industriespektrometer die Produktion in einer Ölmühle

Autor / Redakteur: Sibylle Hofmeyer / Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Für die Rapssaatverarbeitung gilt: Je größer die Ölausbeute, desto höher der Gewinn. Doch wann ist der Punkt erreicht, an dem die Samen bis auf den letzten Öltropfen ausgepresst sind? Bunge setzt dafür auf eine zeitnahe Prozesskontrolle mit Industriespektrometern der Firma NIR-Online, um den Ertrag so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten.

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Täglich verarbeitet die Ölmühle 3500 t Rapssaat...
Täglich verarbeitet die Ölmühle 3500 t Rapssaat...
(Bilder: Bunge Deutschland)

Täglich verarbeitet die Ölmühle des Unternehmens Bunge Deutschland in Mannheim auf zwei identischen Produktionslinien 3500 t Rapssaat. Die Anlage gewinnt daraus rund 2000 t Rapsschrot, das zu Futtermittel verarbeitet wird, und 1500 t Rohöl, aus dem neutralisiertes Öl für die Biodiesel-Produktion sowie raffiniertes Speiseöl entstehen. Dazu durchläuft die Rapssaat zunächst einen Pressprozess, aus dem der Presskuchen und das Pressöl hervorgehen, das zwei Drittel des wirtschaftlich vertretbaren Ölertrags aus dem Saatgut darstellt.

Um das restliche Drittel zu fördern, wird der Presskuchen in der angeschlossenen Extraktionsanlage weiter entölt. Da jede weitere Ölausbeute in diesem Prozessabschnitt unverhältnismäßig viel Energie- und Zeitaufwand beanspruchen würde, verbleibt in jedem Saatkuchen ein Restölgehalt, der sich auf einem Prozentsatz bewegt, der von dem Unternehmen vorher bestimmt wurde.

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Doch wann genau ist dieser Prozentwert, wann die maximale Ölausbeute erreicht? „Früher konnten wir diese Fragen nicht befriedigend beantworten, da wir bei der Prozesskontrolle auf Kernresonanzanalyse- und andere Labormethoden beschränkt waren“, erläutert Moritz Lücke, Produktionsleiter bei Bunge Deutschland. „Da diese Verfahren nur punktuelle und zudem stark zeitverzögerte Einblicke in die Prozessqualität boten, hatten wir keine Möglichkeit, zeitnah einzugreifen, falls es noch Spielraum zur Ertragssteigerung gegeben hätte.“

Mit den NIR-Online-Industriespektrometern änderte sich diese Situation. Die handlichen Analysegeräte der Firma NIR-Online postierten die Mitarbeiter der Ölmühle direkt am Ausgang von Press- und Extraktionsanlage, um den Ölgehalt und die Feuchte des Presskuchens zeitnah zu messen – 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche. Dazu beschießen die Industriespektrometer durch ein Sichtfenster fortlaufend das mit Kettenförderern transportierte Schrot mit Licht im Bereich des Nahen Infrarots (NIR). Ein Dioden-Array-Spektrometer liest das zurückkommende Licht aus. Je nachdem, wie viel Feuchte und Öl der untersuchte Presskuchen enthält, unterscheidet sich die Absorption des reflektierten Lichts.

In Echtzeit reagieren

Eine in die Industriespektrometer integrierte Software wertet die Messwerte aus, bildet sie als Kurve ab und stellt sie auf Monitoren den Mitarbeitern in der Schaltwarte in Echtzeit zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Messwerte direkt in das Prozessleitsystem der Mannheimer Ölmühle integriert. „Weist ein Saatkuchen nach dem Pressen etwa noch zu viel Feuchtigkeit auf, können die Mitarbeiter in der Schaltwarte sofort eingreifen und dafür sorgen, dass die vorgelagerten Saatmengen bei der Konditionierung stärker erhitzt und somit mehr getrocknet werden“, erklärt Roland Bauer, stellvertretender Produktionsleiter Saatverarbeitung bei Bunge Deutschland.

Denn je feuchter der Saatkuchen nach dem Pressen sei, desto schwieriger stelle es sich dar, daraus möglichst viel Rohöl zu extrahieren, folgert Bauer. Einen direkten Aufschluss über die endgültige Ölausbeute geben die Messwerte, die das zweite NIR-Online-Gerät am Ende des Extrakteurs über die Zusammensetzung des Rapsschrotes generiert.

Ein weiterer Vorteil der Industriespektrometer: Bunge kann die Messgeräte in der explosionsfähigen Gasatmosphäre einsetzen, die beim Extraktionsprozess durch Verwendung des Lösungsmittels Hexan entsteht. „Andere vergleichbare Analysegeräte sind nicht an sich erschütterungsfrei und haben keine Atex-Gas-Ex-Zulassung. Sie sind lediglich in eine explosionsgeschützte Umhausung eingebaut und müssen daher über einen Lichtwellenleiter mit dem eigentlichen Messort verbunden werden“, sagt Klaus Klawun, Laborleiter bei Bunge Deutschland.

„Das ist sehr aufwändig und liefert weitaus schwächere Messimpulse und Messergebnisse als ein NIR-Online-Gerät.“ Überdies, so Klawun, zeichnet sich die integrierte Software durch eine besondere Nutzerfreundlichkeit aus, von der gerade das Laborteam des Unternehmens profitiert: Denn hier werden die Industriespektrometer zur laufenden Generierung der Referenzwerte für die Rapssaatverarbeitung eingesetzt.

Gewissheit nach zwei Stunden

Die neue Analysemethode bietet die Möglichkeit, den gesamten Produktionsprozess in der Ölmühle zu steuern – vom Pressen der Rapssaat bis zur Extraktion. Da dieser Prozess rund zwei Stunden dauert, wissen die Mitarbeiter spätestens dann, ob ein Prozess optimal verläuft und die maximale Ölmenge aus dem Presskuchen gefördert wird. Ist dies nicht der Fall, können mögliche Fehlentwicklungen in der Schaltwarte im Keim erstickt werden. „Da die herkömmliche Laboranalytik erst nach rund einem Tag Ergebnisse liefert, konnten wir in der Vergangenheit nicht sagen, ob es sich bei unserer Stichprobe nur um einen Ausreißer handelte oder der gesamte Prozess fehlerhaft war“, so Lücke. „Wir sind während dieser ganzen Zeit quasi ohne zeitnahe Kenntnis der genauen Produktparameter gefahren.“

Um die Vorteile einer zeitnahen Prozesskontrolle auch für die Raffinerie zu erschließen, planen die Verantwortlichen der Ölmühle noch in diesem Jahr, weitere NIR-Online-Industriespektrometer für die Produktionsprozesse einzuführen. So sollen die Geräte bei der Entschleimung und Neutralisation des Pressöls eingesetzt werden, um den Gehalt an Phosphor und freien Fettsäuren zu messen. Die Möglichkeiten, auch diese Arbeitsschritte durch lückenlose Online-Kontrollen zu verbessern, sind enorm: Tag für Tag produziert Bunge 1500 t Rohöl, die zu 70 % in die Biodiesel-Produktion bei einer Fremdfirma und zu 30 % in die Herstellung von Speiseöl auf dem eigenen Werksgelände in Mannheim eingehen.

* Die Autorin arbeitet als freie Journalistin in Heidelberg. Kontakt: Tel. +49-6221-7963108

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