Transformatie met stoom en kokend water

Jan-Marie De Marez

Grootscheepse wijzigingen van een proces laten het automatiseringslandschap vanzelfsprekend niet onberoerd. De mozzarellafabriek van Milcobel in Langemark (België) wist van aanpakken en deed – in coronatijd – de inbedrijfstelling van een warmtenetwerk en drinkwaterinstallatie. Op die manier realiseren ze een mooie besparing en zetten tegelijkertijd in op duurzaamheid.

Jean-Marie De Marez werkt sinds 1994 bij de Milcobel-vestiging in Langemark, tegenwoordig als automation engineer en in het verleden was hij er productieleider. Ludo Piree is sinds 2008 werkzaam als systeemontwerper bij IAS Industrial Automation en was eerder al via een ander bedrijf betrokken bij projecten van Milcobel. In dit interview vertellen zij over de uitdagingen op het vlak van automatisering als gevolg van de verbeterinitiatieven van de fabriek.

De Belgische zuivelcoöperatie Milcobel haalt de melk van 2.400 melkveebedrijven op en verwerkt ze tot zuivelproducten zoals melkpoeder, kazen, roomijs, boter, room en melkdranken. De mozzarellafabriek in Langemark produceert jaarlijks meer dan zestigduizend ton mozzarella. De fabriek kent een kaasafdeling, een boterafdeling en een poederafdeling. Het project dat in dit artikel wordt besproken betreft de kaasafdeling.

De Marez vertelt: “Het proces start met de ontvangst van melk. Die wordt gepasteuriseerd en vervolgens gestandaardiseerd, waarbij het vetgehalte op het door de klant gewenste percentage wordt gebracht. Dan volgt de mozzarellaproductie, met wei als nevenproduct. De wei wordt over een reverse osmose filterunit gestuurd, met als resultaat enerzijds de ingedikte wei. Daaruit worden eiwitten teruggewonnen die onder meer dienen als grondstof voor de productie van ijs. Anderzijds blijft permeaat over, water dat vroeger in de reinigingsprocessen werd gebruikt, in de CIP-installatie (Cleaning In Place). In samenwerking met De Watergroep werd een tweede membraan-installatie geplaatst, waardoor het water uit de wei verder wordt opgewaardeerd tot drinkwaterkwaliteit. Zo winnen we drinkwater terug uit het kaasproductieproces en besparen daarmee ongeveer dertigduizend liter per uur.”

Het automatiseringslandschap bestaat uit DCS oplossingen, aldus Piree. “Met name Sattline van ABB. Vanaf 2008 is daarnaast 800XA geïntroduceerd, wat langzaamaan Sattline gaat vervangen, want ABB doet daar geen verdere ontwikkelingen meer aan. Tussen 2008 en 2012 hadden we al drie kleinere projecten gedaan met 800XA. We hadden al uitgedacht hoe het er voor de operator uit moest zien, wat de programmeerwijze was, welke gegevens naar het Manufacturing Execution System gingen en ook de alarmen hadden we al uitgekristalliseerd. Toen in 2012 de tweede mozzarellalijn werd geplaatst konden we ons dan ook volledig focussen op de automatisering van het proces.”

Restwarmte terugwinnen

De Marez: “Bij Milcobel hebben wij de afgelopen jaren succesvol meerdere projecten uitgerold om energie- en waterbesparing te realiseren. Eén van de energiebesparingen betreft de WKK, de warmtekrachtkoppeling, in Langemark. Milcobel wekt hiermee grotendeels haar eigen elektriciteit op. Met de vrijgekomen warmte wordt stoom geproduceerd. Sinds kort wordt nu bijkomend ook de restwarmte teruggewonnen uit de rookgassen van de stoomturbine.”

“Er zijn in het verleden al veel initiatieven geweest om het energieverbruik nodig voor de pasteurisatie van de producten te verlagen. Tijdens de pasteurisatiestap worden producten verhit tot boven de 72 graden en vervolgens worden deze producten terug afgekoeld. Afhankelijk van de eindtemperatuur van het product na pasteurisatie kan er extra energie nodig zijn om op te warmen, maar kan ook een energie-overschot optreden. In 2012 werd een warmte-koudebuffer geïntroduceerd, waarbij het overschot aan energie vanuit sommige lijnen kan worden gerecupereerd op andere pasteurisatielijnen.

Na dit project was nog steeds een hoeveelheid stoom noodzakelijk om de gewenste verhitting te kunnen realiseren. In 2019 hebben we een warmtenetwerk aangelegd, waarbij we de restwarmte van de WKK opvangen om het water in de warmwatertank op te warmen. Nu gebruiken we in plaats van stoom water uit de warmtebuffer om de verschillende procesinstallaties in de fabriek op te warmen.”

In vroeg stadium betrokken

Piree: “Milcobel bespaart hiermee twee megawatt, dat is zeven procent van het gasverbruik. Milcobel heeft ons al vroeg in het traject betrokken. Eerst heeft de automation engineer van Milcobel een haalbaarheidsstudie gedaan om te kijken hoe men kan vermijden dat er gas verloren gaat. Daarna heeft een engineeringbureau de studie concreet gemaakt. Er kwamen principekeuzes uit: welke warmtewisselaars hebben we nodig, wat voor een buffertank, wat zijn de complicaties in de fabriek… Daaruit kon men concluderen hoeveel leidingen er zouden komen, welke gebruikers er zijn, hoeveel energie die nodig hadden, enzovoort. Het is fijn dat Milcobel de automatiseerders in een vroeg stadium betrekt want zodoende worden we niet achteraf geconfronteerd met keuzes die vanuit automatiseringsoogpunt niet handig zijn. Bovendien maakt dat het vak leuker.”

“Toen konden wij de regelingen gaan ontwerpen. We moesten vaststellen hoe we de warmte gingen recupereren van de warmtekrachtkoppeling. We krijgen een bepaalde hoeveelheid warmte aangeleverd, die we moeten afnemen. Extra aandachtspunt was een regeling om ervoor te zorgen dat de temperatuur niet boven de honderd graden komt. Uiteindelijk was de grootste uitdaging om te gaan met de variaties die optreden in het proces. De vrijgekomen warmte is immers afhankelijk van de energiecentrale en onderhevig aan storingen. Dit werd opgelost door gebruik te maken van een buffer waarbij rekening gehouden werd met de variatie in warmte-opslag en verbruiken in de fabriek.”

“Voor Milcobel was het dan ook een prioriteit om te allen tijde te zorgen dat het productieproces niet beïnvloed wordt door de warmterecuperatie, een uitdaging die opgelost werd binnen automatisatie door het implementeren van een start-stop model. Hierin ligt de volgorde vast van afschakeling van de verschillende installaties met uiteindelijk een volledige overschakeling naar stoom indien nodig”, aldus De Marez.

Piree vervolgt: “Een ander ontwerpvraagstuk betrof de afnamepunten. De tank heeft er twee; een voor gebruikers van honderd graden en de andere voor gebruikers van tachtig graden. Het warmste water bevindt zich bovenin de tank en het koudste onderin. Tachtig graden tappen we af in het midden van de buffertank. Er is een systeem gemaakt dat – als de lagen door elkaar komen – de tank op tachtig graden wordt afgeschakeld. We kunnen vervolgens de gebruikers van tachtig graden toch voeden door honderd graden en vijfenzeventig graden te mengen. Ondertussen krijgt de tank de tijd om zijn warmte bij te schakelen.”

‘Met een smal vat en behoorlijke temperatuurverschillen zijn we wel aan het pionieren geweest’

“In de loop van het project hebben we wat bedrijfsbezoeken afgelegd, onder meer in de tuinbouw. Daar gebruiken ze heel brede vaten. Middenaftakkingen zie je daar niet. Met dit smalle vat met behoorlijke temperatuurverschillen zijn we wel aan het pionieren geweest.”

Factory acceptance test

De Marez vertelt: “De software is éénmalig geprogrammeerd en daarna is de installatie met een factory acceptance test (FAT) volledig getest. Vanwege corona heeft dat deels op afstand moeten gebeuren. Het is veel makkelijker als je met de programmeurs samenzit, dan verloopt het veel vlotter.” Piree: “Het voordeel is dat we al jaren samenwerken en elkaar goed kennen. Dat heeft geholpen.”

De mozzarella- en kaasfabriek van Milcobel in Langemark, West-Vlaanderen (foto: Milcobel). Tekst gaat verder onder de foto.

Milcobel Langemark

“Als de FAT is afgelopen dan volgt het in gebruik nemen”, aldus De Marez. “We zijn gestart met een gebruiker met de minste invloed op de continuïteit van het productieproces, een CIP-tank. Als die stil komt te liggen dan levert dat niet direct problemen op.”

“We moesten er gevoel voor krijgen hoe snel je met warm water in plaats van met stoom de tank opwarmt. Die ervaring doe je pas op als je je eerste gebruiker test”, zo licht Piree toe.

“Daarna hebben we de pasteur getest die het minst kritisch was”, vervolgt De Marez. “Als daar bijvoorbeeld een temperatuurfout zou zitten dan was die het minst kritisch voor ons proces. Nadat we hadden gezien wat er veranderd moest worden, hebben we aanpassingen gedaan en de software ook naar de overige gebruikers uitgerold.”

Piree: “We hebben het gefaseerd aangepakt. Er is geen productiestilstand geweest. In de zuivel moet de binnenkomende melk afgenomen worden, er wordt zoveel mogelijk volcontinu doorgewerkt. Door corona moesten we niet alleen de FAT op afstand doen maar zelfs voor het in bedrijf stellen zijn we niet fysiek op de locatie geweest. We hebben alles via inbelverbindingen gerealiseerd. Niet alleen storingen maar ook de in bedrijf name kunnen we nu op afstand doen. Dat is wel lastiger - als je fysiek aanwezig bent hoor je wat er in het veld gebeurt – maar het is goed te doen.”

‘Niet alleen storingen maar ook de bedrijfname kunnen we nu op afstand doen’

“Het hele proces, van het ontstaan van het idee tot aan het werkende systeem, heeft een kleine twee jaar gekost”, besluit De Marez.

Vissen uit een kleine vijver

Op de vraag of een bedrijf als IAS Industrial Automation nog nieuwe aanwas heeft van jonge mensen die het uitdagende vak willen leren, antwoordt Piree dat dit inderdaad niet eenvoudig is. “Ik merk dat het moeilijker is dan vroeger om stagiairs en afstudeerders binnen te krijgen. We proberen zoveel mogelijk afstudeerdopdrachten te maken, en stageopdrachten. We werken goed samen met scholen maar het is een kleine vijver waar we uit moeten vissen. Afstudeerders hebben een ruime keuze aan afstudeeropdrachten.”

“In een project als dit is het belangrijk dat je een partner hebt die je perfect aanvoelt en op wie je te allen tijde een beroep kan doen”, stelt De Marez. “Ik werk al een aantal jaren samen met Ludo, ik weet dat als ik bij IAS aanklop met vragen en opmerkingen, ze weten wat ik van hen verlang. We zijn op elkaar afgestemd. Dat is het grote voordeel. Ze hebben heel wat proceservaring, niet enkel automatisering – er zijn veel goede programmeurs – maar ook de proceskennis moet aanwezig zijn. We hebben ook een onderhoudscontract met IAS om de software up-to-date te houden en kunnen vierentwintig uur per dag beschikken over een betrouwbare partner. In een automatiseringswereld die vlug verandert is ook dat erg belangrijk.”

 Vijftig Olympische zwembaden

“Een besparing van vijftig olympische zwembaden aan drinkwater en 3600 ton CO2 per jaar, dit realiseer je niet in een vingerknip en zeker niet tijdens een corona-crisis. Een nauwe samenwerking tussen alle partijen heeft ervoor gezorgd dat we deze projecten met brio hebben kunnen afronden.”
Andy Vanhee | Plant Manager Milcobel Langemark