Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Prozessautomatisierung: Ausgabe 03/2015, 10.03.2015

Käseherstellung auf Knopfdruck

Die Käseherstellung ist traditionell von viel Handarbeit geprägt. Mit den richtigen Automatisierungskomponenten und entsprechenden Spezialisten lassen sich nicht nur manuelle Tätigkeiten verringern, sondern auch der Zeitaufwand halbieren und Energie sparen.

Autor: Markus Ingold, Product Manager General Motion Control, Siemens Schweiz

An sieben Tagen die Woche beginnt der Tag in der Käserei Altendorf frühmorgens um fünf Uhr: Landwirte aus der Region liefern ihre Milch an; eigenständig schrauben sie den Tankstutzen der Molkerei an ihre Milchbehälter; dann pumpen sie direkt die weis­se Flüssig­keit in den Vorratstank der Molkerei. Die Menge erfasst die Käserei automatisch per Knopfdruck. Die nächsten Verarbeitungsschritte in der Käserei sind mit Automatisierungskomponenten so eingerichtet, dass zwei Personen reichen, um die ganze Anlage zu steuern und zwei Chargen à 7000 bis 8000 Liter Milch pro Tag verarbeiten zu können.

Zu Beginn des Produktionsprozesses läuft die Milch aus dem Vorratstank in den Fertiger – einen grossen Bottich mit rund 8500 Liter Fassungsvermögen. Im nächsten Schritt gibt ein Meister Reife­bakterien (Lab) dazu und erhitzt die Flüssigkeit auf 31,5 Grad, bis sich die Milch verdickt hat. Das Schneiden und Rühren der dickgelegten Milch erfolgt automatisch. Die Mitarbeiter müssen lediglich «von Hand prüfen», wann der Käse die richtige Konsistenz erreicht hat. Dann wird das Ganze auf 57 Grad erhitzt, in runde Formen gepumpt und in Form gepresst. Nach Ablaufen der Flüssigkeit kommen die Laibe 48 Stunden ins Salzbad, bevor sie im Lagerkeller reifen. Die Anlage reinigen die Fachleute gemäss den geltenden Vorschriften automatisch, wobei sich das Wasser teilweise für die Vorspülung wieder rezyklieren lässt.

Entwicklung mit dem TIA Portal.

Die Käserei ist Masterkunde für den Einsatz des Engineering-Frameworks TIA-Portal von Siemens. Für die Implementierung der Steuerungs- und Antriebstechnik beauftragte Käsereichef Erich Keller die Firma Solinaut aus Altendorf. Bei Projektstart entschied sich die Käserei, die gesamte Projektierung bis hin zur Antriebstechnik mit dem TIA-Portal zu realisieren. «Das war keine leichte Aufgabe. Doch wenn wir als Automatisierer nicht Vorreiter sind, wer dann», sagt Reto Keller von Solinaut. «Das gibt uns als Dienstleister einen Innovationsvorsprung bei weiteren Projekten.» Da in diesem Pilotvorhaben vieles neu war, erhielten die Spezialisten Unterstützung durch das Siemens Application Center (APC).

Praktischer Einsatz.

Bei den Hardware-Komponenten setzten die Fachleute auch auf Totally-Integrated-Automation, das für das effiziente Zusammenwirken aller Automatisierungskomponenten steht. Im Detail: eine Simatic ET 200S CPU als Steuerung und Comfort-Panels (19 Zoll) sowie Sinamics G120C in der Antriebstechnik. «Das Arbeiten mit den Werkzeugen des Portals ist anders als mit Step  7 – eine neue Art von Programmieren und Software schreiben, mit neuer Oberfläche», erläutert der Automationsspezialist Florian Rüegg.

Einen wesentlichen Vorteil des Portals sieht das Soli­naut-Team darin, dass alles in einem Projekt integriert ist. «Wir müssen nicht mehr sieben Mal abspeichern und sieben Mal Programme wieder öffnen», sagt Rüegg. Als besonders positiv vermerkt er die Diagnosefunktionen sowie die Chance, Variablen zu verknüpfen. «Alles ist in einem Projektordner abgespeichert, sodass es nicht erforderlich ist, zwischen verschiedenen Versionen hin- und herzuspringen. Das macht das Handling einfach.» Reto Keller ergänzt: «Mit dem Käsereiprojekt haben wir Bausteine wie das Fehlerhandling selbst geschrieben und können dieses Know-how jetzt bei anderen Projekten wieder verwenden.» Einfach sei es zudem, Projektbibliotheken anzulegen. Neu programmierten die Spezialisten auch die Visualisierung in Kooperation mit den Käsereiplanern – übersichtliche Panel­bilder mit Fliessschemata. «Damit sind wir jetzt gerüstet für die nächsten Projekte», meint Reto Keller.

Nach der Planung brauchte die Inbetriebnahme nochmals einiges an Energie. Erfreulich für das Projektteam: nach einer längeren Übergangsphase lief der eigentliche Betrieb reibungslos an. Reto Keller: «Wir haben noch einige Optimierungen einfliessen lassen, mussten aber nicht noch einmal viel ändern oder anpassen – auch dank der guten Unterstützung von Siemens bei der Auslegung der Antriebe.»

Zeitaufwand halbiert.

Die neue Käserei läuft seither im Regelbetrieb. Es fallen viele Tätigkeiten weg, die vor der Automatisierung die Mitarbeiter per Hand erledigen mussten. «Früher waren oft von fünf Uhr Morgens bis spät abends zwei Käser am Werk, um die Milchmenge zu verarbeiten. Mit der neuen Anlage hat sich der Zeitaufwand halbiert. Wir sind mit zwei Leuten oft mittags schon fertig», freut sich der Käsereichef. Auch mit der modernen Steuerung kommen die Käser gut klar. Das Simatic- HMI-Comfort-Panel deckt die Anlage optimal ab, und diverse Pump- und Heizvorgänge oder die Reinigung lassen sich so steuern. Die Käser können Parameter selbst eingeben oder den Druck für die Zentrifuge bestimmen. «Dafür sind keine Programmierkenntnisse erforderlich, die Mitarbeiter müssen nur den Prozess verstehen. Was vorher mehr körperliche Arbeit war, ist jetzt geistig zu bewältigen», schildert Keller die Umstellung.

Auch in Sachen Energiesparen hat sich mit der neuen Lösung einiges getan: Die Wärme des Abwassers der Reinigung nutzt die Käserei beispielsweise, um die Milch vor dem Einfliessen in den Bottich bereits aufzuwärmen.


Weitere Informationen:
Siemens Schweiz AG, Digital Factory and Process Industries and Drives
www.siemens.ch/industry


Solinaut GmbH
www.solinaut.ch




Wenn sich die Milch nach Zugabe von Lab verdickt hat, wird sie mit grossen Rechen geschnitten und gerührt – ein Prozess, der früher viel Handarbeit erforderte


Die Ablauf- und Pumpvorgänge der Milch aus dem grossen Vorratsbehälter sind automatisch gesteuert , wobei Mitarbeiter am Monitor überwachen und justieren können