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Elektronik hilft Wie ein Kühlsystem die Rohmilch im ländlichen Indien länger frisch hält

Autor / Redakteur: Sorin Grama * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Viele kleine Bauernhöfe im ländlichen Indien und viel Milch, die ungekühlt schnell verdirbt. Abhilfe schafft ein Milchkühlsystem, das mit einer Thermobatterie betrieben wird.

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Grama setzte die Plattform NI Single-Board RIO und das LabVIEW Real-Time-Modul als Herzstück des Systems ein.
Grama setzte die Plattform NI Single-Board RIO und das LabVIEW Real-Time-Modul als Herzstück des Systems ein.
(NI)

Der größte Feind von frischer Rohmilch sind lange Transportwege und ein ungekühlter Transport. Etwa 80% der Tiere werden auf kleinen Höfen gehalten. Ländliche Milchbetriebe in Indien müssen täglich ihre Milch zu den zentralen Verarbeitungseinrichtungen transportieren. Allerdings sind die Transportkosten hoch und die Milch verdirbt. So verderben allein in Indien jährlich Lebensmittel im Wert von etwa 10 Mrd. US-Dollar. Abhilfe schafft eine mit Thermobatterien betriebene Kühlanlage, um Rohmilch dort zu kühlen und zu lagern, wo sie erzeugt wird.

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Kühlsystem für abgelegene Gebiete in Indien

In der gegenwärtigen Situation können Bauern spezielle Kühlanlagen an Milchsammelstationen nutzen, um einem Verderben der Milch vorzubeugen, bevor sie die Molkerei erreicht. Allerdings müssen aufgrund der unzuverlässigen Netzstromversorgung im ländlichen Indien Kälteanlagen mit Hilfe von Dieselgeneratoren betrieben werden. Diese Lösung ist wenig wünschenswert, da sie die Kapital- und Betriebskosten erhöht. Sorin Grama und Sam White, die Gründer von Promethean Power Systems, erkannten diese Herausforderungen und machten sich daran, ein Milchkühlsystem zu entwickeln, das sich besser für entfernt gelegene ländliche Gebiete eignet.

Das Milchkühlsystem im Einsatz

Grama entwarf eine Milchschnellkühlanlage für Sammelstellen in Dörfern, die Milch gleichmäßig kühl halten kann, bis diese abgeholt und zu einer Molkerei oder einer zentralen Sammelstelle transportiert wird. Ein Milchkühlsystem ist jedoch eine kritische Anwendung, die rund um die Uhr an 365 Tagen des Jahres laufen muss. Daher wurde die mangelhafte Netzinfrastruktur um eine Thermobatterie ergänzt, sodass ein besseres System verfügbar ist, das selbst während eines längeren Stromausfalls laufen kann.

Eine wichtige Komponente der Anlage ist das Steuersystem. Es steuert einen Kälteverdichter, der die elektrische Leistung in Kühlleistung umwandelt und die Energie als thermische Energie speichert. Das Eis wird später genutzt, um die Milch im Verlauf der morgendlichen und abendlichen Abholungszeiten zu kühlen, wenn eventuell kein Netzstrom zur Verfügung steht. Vom Steuersystem wird die Temperatur überwacht und gesteuert. Aufgezeichnet werden Daten für die Validierung der Lebensmittelsicherheit und Notfälle werden einer zentralen Einrichtung über SMS mitgeteilt.

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Wie eine Thermobatterie hilft

Indien weist die höchste Zahl unterernährter Menschen weltweit auf. Laut Welternährungsorganisation (FAO) liegt diese Zahl derzeit bei 217 Millionen und über 30% der Kinder kommen mit Untergewicht zur Welt. Im Gegensatz dazu verderben Millionen Tonnen frischer Lebensmittel jedes Jahr, da sie nicht ausreichend gekühlt werden. So werden von indischen Bauern jährlich 130 Millionen Tonnen Milch erzeugt, wovon ein großer Teil verdirbt. Schuld ist die schlechte Infrastruktur: 400 Millionen Menschen haben keinen Zugang zu einer zuverlässigen Infrastruktur. Mit der Entwicklung einer Thermobatterie von Promethean Power kann den Menschen in Maharashtra, West Bengal und Tamil Nadu geholfen werden. Im Gegensatz zu einer elektrischen Batterie speichert sie Energie in Form von thermischer Energie. Die Schnellkühlanlage nutzt Software und rekonfigurierbare Hardware von NI, um mit ihrer Hilfe die Existenzgrundlage von Millionen Milchbauern zu verbessern. Geplant ist, die Technologie auch global auf andere Länder auszuweiten, die große ländliche Gebiete besitzen, welche nicht ans Stromnetz angeschlossen sind oder nur zum Teil mit Strom versorgt werden. Dasselbe Prinzip kann nicht nur auf Milch angewandt werden, sondern auch auf weitere verderbliche Lebensmittel wie Obst und Gemüse.

Rahman Jamal von National Instruments im Interview mit dem Guardian. Unter www.theguardian.com/uk erschienen am 26. Juni 2014.

Thermobatterie speichert Kälteenergie

Beim Entwurf der Anlage war es wichtig, dass die Bedienung für die Bauern so einfach wie möglich gehalten wurde. Bis zu 500 Liter pro Abholung kann die Milchschnellkühlanlage fassen. Die Kälteenergie wird in Form einer Thermobatterie gespeichert. Dank der Batterie lässt sich die Milch in wenigen Sekunden auf 4 °C kühlen. So wird der Bakterienvermehrung Einhalt geboten und die Milchqualität erheblich verbessert.

Das System schafft zudem mehr Flexibilität innerhalb der Lieferkette: Die Milch wird nicht über kostspielige zentrale Kühlzentren geschleust. Jetzt fallen auch keine Dieselgeneratoren an, so dass die Betriebskosten um 50% gesenkt wurden. Da die Möglichkeit besteht, über die nächsten drei bis fünf Jahre bis zu 1000 Kühlsysteme für Milch zu installieren, kann jede neue Anlage von bis zu 30 bis 40 bäuerlichen Kleinbetrieben genutzt werden.

Hunderte Liter Milch frisch halten

Im Rahmen des Programms Planet NI werden Unternehmen gefördert, deren Entwicklungen Auswirkungen auf soziale Bereiche haben. Promethean Power Systems bekam die Hard- und Software zur Verfügung gestellt, mit der das Unternehmen seine Milchschnellkühlanlage entwerfen, einen Prototypen erstellen und dann einsetzen konnte. Durch das Projekt können Sammelzentren in indischen Dörfern jetzt Hunderte Liter Milch frisch halten, die jeden Tag gesammelt werden. Bevor es die Milchschnellkühlanlage gab, mussten Molkereien die Milch zu zentralen Kühlzentren transportieren. Oft verdarb die Milch, weil diese Zentren nicht rechtzeitig erreicht wurden.

Wird jedoch die Milch direkt am Erzeugungsort gekühlt, so steht gesündere Milch erstklassiger Qualität für die Menschen vor Ort zur Verfügung. Zudem lässt sich die Milch für höherwertige Produkte wie Käse und Babybrei einsetzen. Das wiederum wirkt sich auf die Wirtschaft kleinerer Bauerndörfer aus, da Milchbauern so von höheren Einnahmen profitieren.

* Sorin Grama ist einer der Gründer des US-Unternehmens Promethean Power Systems, das Kühllösungen für ländliche Gebiete entwickelt.

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