Hochkonzentration Ökonomische Bewertung der Verfahren Unsere Autoren: B. Eng. Corinna Weissgerber, Hochschule Hannover Prof. Heinrich Wietbrauk, Hochschule Hannover mi | Ökonomie Vor dem Hintergrund der steigenden Energiekosten für Produktionsprozesse gewinnt die Frage nach einer Energieeinsparung und einem möglichen Einsatz von technologischen Neuentwicklungen immer weiter an Bedeutung. Die Eindampfung, als Standardprozess der Magermilchkonzentration, ist ein energetisch sehr aufwendiger Prozess, für den zu prüfen ist, ob er durch eine Umrüstung auf neuen Technologien verbessert werden kann. Da trotz der großen praktischen Relevanz dieses Themas bisher keine ganzheitliche Bewertung aller technologisch-ökonomischen Aspekte vorgenommen worden ist, soll diese hier erfolgen. Projekte der Kostenkalkulation Im Standardverfahren wird die einzudickende Milch vom Vorstapeltank in den Vorwärmer gepumpt und mittels Brüden der letzten Verdampferstufe erwärmt. Im Vorverdampfer wird ein Konzentrat mit 36 % Trockenmasse (TM) hergestellt, welches im darauffolgenden Hochkonzentrator auf eine Trockenmassekonzentration von 48 % erhöht wird. Dieses Verfahren wird mit drei verschiedenen Prozessen, die technologische Neuentwicklungen enthalten, hinsichtlich ihrer Kosten sowie der möglichen Energieeinsparung verglichen. Die Varianten wurden von Herrn Hesse (Hochschule Hannover) entwickelt (1). In der ersten Variante wird mittels Nanofiltration und Umkehrosmose ein Konzentrat mit 34 % TM hergestellt, welches im nachgeschalteten Hochkonzentrator auf die Endkonzentration angehoben wird. Die zweite Variante unterscheidet sich zur ersten dadurch, dass der letzte Konzentrationsschritt durch eine dynamische Ultrafiltration ersetzt wurde. In der dritten Variante wird das Konzentrat mittels Umkehrosmose, Nanofiltration und dynamischer Ultrafiltration hergestellt (siehe Abbbildung 1). Die Produktionsplanung basiert im Standardprozess auf einer 100 %igen Kapazitätsauslastung mit 20 Stunden pro Tag produktiver Standzeit in einer 7-Tage-Arbeitswoche an 340 Produktionstagen im Jahr. Unter diesen Bedingungen wurden die Varianten in ihrer Kapazitätsgröße entsprechend angepasst. Die Abbildung 2 visualisiert die Modelldaten der Vorkonzentration. Es ist ersichtlich, dass in jedem Modell eine jährliche Menge von 204 Mio. kg Magermilch verarbeitet wird, woraus je nach Konzentrationsfaktor der Vorkonzentration unterschiedliche Konzentratmengen erreicht werden. Die Konzentratmengen der Vorkonzentration sind in den Modelldaten der Endkonzentration (Abbildung 3) die Verarbeitungsmengen. In allen Modellen wird eine Endkonzentratmenge von 38 Mio. kg pro Jahr erreicht. Investitionen Der Vergleich zwischen baulichen und maschinellen Investitionen in Abbildung 4 zeigt, dass sich die baulichen Investitionen der Modelle nur gering unterscheiden. Die maschinellen Investitionen, speziell in Variante eins, sind mit 2,2 Mio. € deutlich geringer als im Standardprozess, bei dem 3,2 Mio. € investiert werden müssen. Die Varianten zwei und drei liegen mit einer maschinellen Investition von je etwa 2,6 Mio. € zwischen dem Standard und der Variante eins. In die Kalkulation des Standardverfahrens fließen die Investitionswerte für einen zweistufigen Verdampfer ein, welcher in der ersten Stufe als Vorverdampfer und in der zweiten Stufe als Hochkonzent- rator mit mechanischem Brüdenverdichter ausgelegt ist. Ferner wird eine solche Anlage in der Variante eins verwendet. Kostenkalkulation Für den Kostenvergleich wurden die Produktionsfaktoren der Modelle erfasst und nach dem Verursachungsprinzip verrechnet. In die Simulationsrechnung wurden die Kostenartengruppen Anlage, Energie, Stoffstrom und Personal einbezogen. Anlagekosten Auf Basis der modellspezifischen Investitionsbeträge wurden die Anlagekosten, bestehend aus Abschreibungen, Zinsen, Wartung und Reparatur, berechnet. Die Zusammensetzung der Anlagekosten, ausgewiesen in Cent je Kilogramm Konzentrat mit 48 % TM wird in Abbildung 5 dargestellt. In Variante eins sind die Anlagekosten leicht unter denen 8 3 2016 | moproweb.de
molkerei-industrie_03_2016
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