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PuK - Prozesstechnik & Komponenten 2024

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Eine seit mehr als 60 Jahren bestehende Fachzeitschrift mit Themen rund um Einsatz von Pumpen, Kompressoren und Komponenten.

Komponenten Sensoren Hygienisch, kompakt und für unterschiedliche Medien geeignet SAW-Durchflussmesser im Molkereieinsatz Martin Schramm, Roland Englmann Die Lebensmittelindustrie stellt bei Durchflussmessern hohe Anforderungen an Genauigkeit, Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit und Hygiene. Durchflussmesser, die nach dem patentierten SAW-Verfahren arbeiten, bieten hier interessante Möglichkeiten: Sie genügen nicht nur höchsten Hygieneansprüchen, sondern können außer Durchfluss und Konzentration zusätzliche Messwerte liefern, wie die Medientemperatur und sogar Verunreinigungen erkennen. Zudem arbeiten sie wartungsfrei, was die Betriebskosten deutlich reduzieren kann. Da sie unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit funktionieren, eignen sie sich auch für Reinstwasser. Gerade das war bei der Anwendung in einer Molkerei ein wichtiges Auswahlkriterium. Die Molkerei Hainichen-Freiberg (Abb. 1) gehört zur Unternehmensgruppe Ehrmann und Käserei Champignon. Das sächsische Unternehmen mit Sitz in Freiberg verarbeitet pro Jahr rund 150 Millionen Kilogramm Rohmilch. Auf modernsten Produktionsanlagen entstehen daraus ca. 50.000 Tonnen Joghurt und Desserts sowie 9.000 Tonnen Käse. Zudem werden in der so genannten Trocknung rund 9.000 Tonnen Milchpulver für Babynahrung hergestellt. Reinstwasser in den Produktionslinien der Trocknung Die Produktionslinien im Trocknungsbereich wurden 2018 nach der Inbetriebnahme einer neuen Umkehr- Osmoseanlage im Standby-Betrieb komplett auf Reinstwasser umgestellt. Der Teamleiter und stellvertretende Produktionsleiter Trocknung bei Hainichen-Freiberg berichtet: „Das demineralisierte Wasser hat nur eine sehr geringe Leitfähigkeit von unter 5 µs/cm. Die bisher von uns in der Produktionslinie eingesetzten magnetisch-induktiven Durchflussmesser waren dafür nicht mehr geeignet. Daher machten wir uns auf die Suche nach einem hygienischen Durchflusssensor, der auch ohne Leitfähigkeit misst.“ Die Freiberger wurden beim Fluidikspezialisten Bürkert Fluid Control Systems fündig. Die Wahl fiel auf den FLOWave- Durchflussmesser (Abb. 2). Er arbeitet nach dem patentierten SAW-Verfahren (Surface Acoustic Waves) und eignet sich für unterschiedliche Medien, Abb. 2: Kontinuierliche, wartungsfreie Durchflussmessung: Der Sensor arbeitet nach dem patentierten SAW-Verfahren (Surface Acoustic Waves). Das hat den Vorteil, dass es keinerlei Einbauten oder Verengungen und damit auch keine Toträume im Messrohr gibt. (Quelle: Bürkert Fluid Control Systems) ganz unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit, also für Reinstwasser ebenso wie für Molke oder Milch. Messprinzip mit vielen Vorteilen Abb. 1: Die Molkerei Hainichen-Freiberg verarbeitet pro Jahr rund 150 Millionen Kilogramm Rohmilch. (Quelle: Molkerei Hainichen-Freiberg) Das Messprinzip hat aber noch weitere Vorteile: So gibt es keinerlei Einbauten oder Verengungen im Messrohr und damit auch keine Toträume. Das Messrohr verhält sich genauso wie ein gerades Stück der Rohrleitung, es kann sich also nichts festsetzen. „Unseren hohen Hygieneanforderungen bei der Milchpulverproduktion kommt das natürlich sehr gelegen“, ergänzt 104 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2024

Komponenten Sensoren der Teamleiter. Zudem wird ohne jeden Kontakt zwischen Sensorelementen und Medium gemessen. Es entstehen also weder Fluideinwirkungen auf die Sensorele mente noch sind Verunreinigungen des Mediums durch diese möglich. Das ist hygienisch und erleichtert die Reinigung (Hygienic Design). Da sich das Messrohr strömungstechnisch nicht von jedem anderen geraden Rohrstück der Anlage unterscheidet, gibt es auch keinen Druckabfall. Die Messung funktioniert bei stehenden Flüssigkeiten ebenso wie bei schneller Strömung oder Medienwechseln. Hinzu kommt das geringe Gewicht der SAW-Durchflussmesser. Die in der Trocknung eingesetzten FLOWaves mit einer Nennweite von 50 mm wiegen nur rund 3,5 Kilogramm und können leicht von einer Person montiert oder ausgetauscht werden. Die Einbaulage ist beliebig, so dass sich das Display gut lesbar justieren lässt und der Durchflussmesser bei der Inbetriebnahme für die Konfiguration gut zugänglich ist. Im laufenden Betrieb verbraucht der Durchflussmesser deutlich weniger Energie als beispielsweise Coriolis-Durchflussmesser, die obendrein meist auch größer und schwerer gebaut sind. Außerdem sind keine Wartungsarbeiten notwendig, was die Betriebskosten weiter reduziert. Unterschiedliche Medien Insgesamt sind in der Trocknung heute acht dieser SAW- Durchflussmesser im Einsatz. Sie messen während des Standby-Betriebs Reinstwasser, wenn die Produktion läuft, aber auch andere Medien. Drei Durchflussmesser sind vor den so genannten Eindampfern installiert. Die Durchflussmengen sind hier beachtlich. Sie liegen bei 20.000 l pro Stunde. Beim anschließenden Erhitzungsprozess sind ebenfalls zwei Durchflussmesser im Einsatz, genauso wie an den Speisesystemen für den Sprühturm (Abb. 3). Abb. 3: Durchflussmessung am Speisesystem für den Sprühturm (Quelle: Bürkert Fluid Control Systems) Gemeinsam mit den Fluidikexperten ließen sich auch besondere Herausforderungen meistern. Der Teamleiter erinnert sich: „An einer Stelle im Produktionsprozess müssen wir den Durchfluss bei einem Trockenanteil von 60 % messen. Das ist beim SAW-Verfahren prinzipbedingt nicht möglich. Eine entsprechende Lösung ließ sich dennoch recht einfach realisieren.“ Im Standby misst der FLOWave den Reinstwasserdurchfluss. Wird in der Produktionsphase aufs Medium geschaltet, erkennt er das und gibt ein Signal an den ebenfalls hier eingesetzten magnetisch-induktiven Durchflussmesser aus, der dann die Messung übernimmt. „Auch Softwareanpassungen, die sich bei der Inbetriebnahme als notwendig erwiesen, haben die Fluidikexperten zügig umgesetzt“, freut sich der Teamleiter. Genau und zukunftssicher Mittlerweile haben sich die SAW- Durchflussmesser im praktischen Einsatz bewährt und durch ihre Zuverlässigkeit überzeugt. Sie messen den Volumendurchfluss mit einer Genauigkeit von ±0,4 % des Messwerts. Die Temperatur wird gleichzeitig mit einer Genauigkeit von ≤1 °C gemessen. Der Temperaturbereich von -20 bis 140 °C ist so ausgelegt, dass sowohl CIP- als auch SIP-Reinigungsverfahren durchgeführt werden können. Typische Anwendungsbereiche gibt es daher viele, nicht nur in der Nahrungsmittelindustrie. Die Geräte bieten wahlweise digitale Schnittstellen (über M12- Stecker) oder sind alternativ mit analoger 4...20 mA-Schnittstelle erhältlich. Ausführungen mit digitaler Datenanzeige vor Ort sind ebenso verfügbar wie eine FLOWave L-Ausführung mit ATEX- Zulassung für den Einsatz in explosionsgefährdeten SERVICE IM FOKUS Wir gestehen, Bereichen, z. B. beim Messen von Alkohol oder ätherischen Ölen. FLOWave gibt es für große Nennweiten bis DN 80 und das bei nur max. 6 kg Eigengewicht gegenüber vergleichbaren Sensoren, die bis zu 240 kg auf die Waage bringen. Auch kleine Nennweiten bis DN 8 sind als Standard-Variante z. B. für Pharma- und Kosmetikanwendungen verfügbar. Der Ein- und Ausbau von FLOWave sowie die Nachkalibrierung, soweit diese gefordert wird, kann bequem von einer Person erledigt werden. Autoren: Martin Schramm, Produktexperte Sensorik/ SAW-Technologie bei Bürkert Fluid Control Systems, Roland Englmann, Account Manager Nahrungsund Genussmittel bei Bürkert Fluid Control Systems www.buerkert.de/molkerei SERIENTÄTER COG trägt die Verantwortung für viele serienmäßige Erfolge unserer Kunden. Von der Idee über die Mischungsentwicklung bis zur Produktion kundenspezifischer Elastomerlösungen und Assembling. • Einzelne O-Ringe oder komplett montiert • Full Service: Entwicklung, Konstruktion und Prototyping • Logistik, Produktion, Montage und Konfektionierung Fordern Sie jetzt Akteneinsicht in die Erfolge unserer Kunden an: info@cog.de COG.de

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