Prozessmessgeräte:
Präzision bis ins Detail
Durchfluss - ein klassischer Prozessparameter
„Verkosten“ gehört auch heute noch zu den Überprüfungsmethoden bei der
Herstellung von Nahrungsmitteln. Und das nicht nur in kleinen Betrieben.
Laborinstrumente unterstützen natürlich zusätzlich die Freigabe von Getränken
für die endgültige Abfüllung. Bis zu diesem letzten Produktionsschritt
empfiehlt sich eine kontinuierliche Überwachung vom Rohstoff bis zum
verkaufsfähigen Gebinde. Themen, wie „Qualität“, „optimale Ressourcennutzung“
und „effektive Produktionsabläufe“, sowie Fehlervermeidung usw. prägen
heutzutage einen modernen Produktionsbetrieb, nicht nur in der
Getränkeherstellung.
Während bei einer Laboranalyse über die Probenahme nur eine Momentaufnahme
des aktuellen Prozesses möglich ist und immer eine zeitliche Verzögerung
auftritt, bieten Prozessmessgeräte dagegen einen kontinuierlichen
Informationsfluss in „Echtzeit“. Eine Reaktion auf sich ändernde Verhältnisse
ist somit sofort möglich.
Zu den klassischen Prozessführungsgrößen bei der Getränkeherstellung gehört
die Druck- und Temperaturmessung. In den vergangenen 40 Jahren ist als weiterer
wichtiger Parameter die Durchflussmessung mittlerweile unentbehrlich
geworden.
Folgende Verfahren werden für die Durchflussmessung in Flüssigkeiten mit den
unterschiedlichen Vor- und Nachteilen eingesetzt:
- Mechanische Zähler (Ringkolben-, Ovalrad-, Turbinenprinzip)
- Druckdifferenzzähler (Blendenprinzip)
- Ultraschallzähler (Inline- oder Clamp-On-Systeme)
- Vortexzähler („Kramersche Wirbelstrecke“)
- Magnetisch-induktive Zähler (Faraday´sches Prinzip)
- Massezähler (Coriolis Prinzip)
Bei all diesen Verfahren handelt es sich naturgemäß um reine
Prozessmessgeräte, die direkt im oder am Produktrohr installiert werden. Die
vielfältige Einsatzmöglichkeit der Messtechnik hat zur rasanten Zunahme an
Messstellen an den verschiedensten Stellen in den Betrieben geführt.
In der Getränkeindustrie nimmt der magnetisch-induktive Durchflusszähler
(MID) eine besondere Stellung innerhalb der Durchflussmesstechnik ein. Das
Messprinzip ist für diesen Einsatz hervorragend geeignet und zeichnet sich
besonders durch folgende technische Vorteile aus:
- Wartungs- und verschleißfrei, da keine Einbauten und keine bewegten Teile
notwendig sind
- hygienisch einwandfreie Konstruktion, uneingeschränkt CIP und SIP-fähig
- durch das einfache glatte Rohr entsteht kaum ein zusätzlicher Druckverlust
- hohe Messdynamik und -genauigkeit
- hohe Zuverlässigkeit
- hervorragendes Preis-Leistungsverhältnis
GEA Diessel produziert diese MID-Messtechnik seit mehr als 20 Jahren und hat
die Geräte der Serie IZM besonders für spezielle Anwendungen in der
Nahrungsmittelindustrie laufend weiterentwickelt.
Einfache Durchflussmessung mit integrierter
Regelfunktion
Eines der Leistungsmerkmale innerhalb der laufenden Getränkeherstellung ist
z. B. der „Durchsatz“ des Produkts, gemessen z. B. in Liter, Hektoliter oder
Kubikmeter pro Stunde.
Diese Messaufgabe löst der MID natürlich „mit
links“. Typische Anwendung ist die Überwachung von Filtrationsvorgängen oder
CIP-Kreisläufen, sowie natürlich der Einsatz in kontinuierlichen
Gemischregelanlagen.
Mit den unterschiedlichen Nennweiten und der weiten Verstärkerdynamik können
Durchflüsse zwischen 1 L/h und 2000 m3/h gemessen werden. Durch ausgefeilte
Funktionen, wie z. B. die Leerrohrerkennung zur Unterdrückung von undefinierter
Zählung bei ungefülltem Messrohr oder automatische Messbereichsumschaltung
bietet sich für den Anwender eine einfache und zuverlässige Messung.
Häufig muss der Durchfluss innerhalb eines Prozessschrittes (z. B. bei der
KZE) konstant gehalten werden. Hierfür steuert der 4 – 20 mA Ausgang des
Gerätes optional direkt das Regelventil oder einen Frequenzumrichter an. Eine
praktische und gleichzeitig kostengünstige Lösung.
Mit der Produktion von saisonalen „Modegetränken“ müssen moderne
Getränkebetriebe flexibel auf die Marktanforderungen reagieren. Mit einem
zweiten Zähler und einem Regelventil lässt sich eine einfache
Verhältnisregelung realisieren. Werden alle Geräte und Aggregate auf einem
fahrbaren Gestell montiert, kann der Mischpunkt an jedem beliebigen Ort
innerhalb des Betriebes aufgestellt werden.
Amtliche Volumenmessung
Grundsätzlich handelt es sich beim magnetisch-induktiven Messprinzip um eine
Durchfluss-messung. Erst durch die zeitliche Aufsummierung der einzelnen
Durchflusswerte über die Zeit (Integrationsverfahren) wird die Volumenmessung
realisiert. Im Gegensatz hierzu ist z. B. der mechanische Ringkolbenzähler ein
primäres Volumenmessgerät („Liter pro Umdrehung“), bei dem im umgekehrten Fall
erst das Durchflusssignal erzeugt werden muss. Diese Umsetzungen waren in den
Anfängen dieser Technik ziemlich aufwendig. Mit Einzug der
Hochleistungs-elektronik und speziell des Mikroprozessors erfolgt diese
Umwandlung bei den modernen Geräten ohne jeglichen Genauigkeitsverlust.
In der Getränkeindustrie sind in verschiedenen Bereichen amtliche
Volumenmessungen vorgeschrieben. Beispielsweise fordert das Zollamt in der
Spirituosenindustrie oder das Finanzamt in der Brauerei eine amtliche Erfassung
des Volumens. Für Abrechnungszwecke, wie z. B. bei der Annahme der Milch auf
Milchsammelwagen oder der Ausgabe von Bier aus den Biertankern in die
Vorratstanks der Gaststätten ist eine eichamtliche Zulassung der kompletten
Messanlage vom Gesetzgeber zwingend vorgeschrieben.´
Messgeräte mit hoher Genauigkeit gelten seit mehr als 40 Jahren als GEA
Diessel-Markenzeichen. Die Einhaltung der Richtlinien der
Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig (PTB) beginnt bereits
bei der Konzipierung des Einzelgerätes bis hin zum Aufbau der kompletten
Anlage. Der Besitz von amtlichen Zulassungsnachweisen für die
unterschiedlichsten Flüssigkeiten und Verfahren dokumentieren die langjährigen
Erfahrungen auf diesem sensiblen Anwendungsgebiet.
Als Experte für diese wichtigen Spezialanwendungen stellt GEA Diessel sowohl
die Messgeräte als auch eine Vielzahl von Zusatzgeräten wie z. B. Anzeigewerke,
Gasabscheider oder amtlichen Drucker in ihrem Werk selbst her.
Volumenmessung mit integrierter Mengenvorwahl und Abfüllfunktion
In Verbindung mit einer integrierten Mengenvorwahl lassen sich mit nur
einem Gerät verschiedene Prozessschritte innerhalb der Getränkeproduktion teil-
oder sogar vollautomatisieren. Ausgerüstet mit einem übersichtlichen
Bedienterminal und einer beleuchteten mehrzeiligen Anzeige lassen sich
beispielsweise innerbetriebliche Umpumpvorgänge einfach realisieren. Hierzu
schaltet das Messgerät selbst z. B. über einen Relaisausgang die Pumpe ein und
aus, so dass für die Überwachung des gesamten Vorgangs kein wertvolles
„Manpower“ gebunden wird.
Fahrbare Messstation mit eingebauter Mengenvorwahl
Die exakte Befüllung von Bechern, Flaschen, Beuteln usw. bedarf darüber
hinaus einer sehr ausgeklügelten Technik. Die genaue Durchfluss- und
Volumenmessung ist zwar wichtige Grundlage, aber reicht allein für eine
optimale Befüllung nicht aus. Auf Schnelligkeit bei der Signalverarbeitung und
eine genaue Mengenabgrenzung kommt es besonders bei kurzen Füllzeiten
an. Konstant und schnell schließende Ventile, definiertes Abtropfverhalten
usw. spielen eine nicht unerhebliche Rolle im Zusammenspiel mit einer exakten
Mess- und Abschalttechnik. Dieses beherrschen die IZM-Füllzähler der Firma GEA
Diessel.
Interne Überwachungsfunktionen und die Anwendung moderner mathematischer
Methoden zur Ermittlung der Nachlaufkorrektur ermöglichen einen zuverlässigen
Betrieb auch bei sich leicht ändernden hydraulischen Verhältnissen.
Dosieren: kontinuierlich oder „batch-weise“
Werden nur kleine Mengen zum Hauptprodukt dazu gemischt, spricht man vom
„Dosieren“.
Farbe und Geschmackstoffe sind typische Dosierprodukte in der
Getränkeindustrie.
GEA Diessel ist mit seiner langjährigen Erfahrung der
Spezialist auf dem Gebiet der INLINE-Mischtechnik. Komplexe „INLINE-Blending“-
Anlagen (Gemischregelanlagen) von GEA Diessel mit zum Teil mehr als 10
Komponenten arbeiten in den modernsten Getränkeproduktionsstätten überall auf
der Welt. Die hohe Genauigkeit der eigenen Messgeräte ist dabei die Grundlage
für die Einhaltung der Anforderungen für die Dosiergenauigkeit. Kompakte
Dosierstationen ermöglichen eine überaus flexible Einstellung des Getränks
praktisch direkt vor dem Füller.
Für das „Stop & Go“-Verhalten ist eine
schnelle Reaktion der Mess- und Stelleinrichtungen unbedingt erforderlich. Mit
intelligenten Berechnungs- und Regelverfahren können auch extreme
Rezepttoleranzen eingehalten werden.
Zitronen-, Limonen-, Kirschgeschmack in gelb, grün oder rot, das sind die
flexiblen Antworten auf ein sich rasch wechselndes Konsumverhalten. Das
klassische Dosieren lässt sich selbstverständlich auch im Batchverfahren
ebenfalls sehr einfach mit einem IZM erreichen, in dem man die zu dosierende
Menge am Gerät einstellt und den Dosageprozess über einen elektrischen
Startimpuls startet. Nach Erreichen der gewünschten Rezeptmenge beendet der IZM
auf den Milliliter genau die Dosage.
Zusammenfassung
Messen, Steuern, Regeln von Durchflüssen und Volumen gehört zur
Kernkompetenz von GEA Diessel. Modernste Technik gepaart mit langjähriger
Erfahrung auf dem Gebiet der Mengenerfassung, das bieten die
magnetisch-induktiven Durchflusszähler mit ihrer Vielfalt und Flexibilität in
den verschiedenen Anwendungen innerhalb der Getränkeindustrie.
Auf
Grundlage dieser Messtechnik liefert GEA Diessel komplette Einheiten („Units“),
die vormontiert und getestet nur ein Minimum an Aufwand für den Betreiber in
punkto Installation und Inbetriebnahme erfordern. Für den Kunden bedeutet das
Planungssicherheit für Zeit und Kosten.
Typische „Units“ aus dem Produktprogramm sind:
Der Autor:
Hermann Hartmann, Dipl. Phys.; bei GEA
Diessel verantwortlich für Mess- und Datentechnik
Veröffentlicht in: GETRÄNKE! Technologie & Marketing
3/2005
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