Gesteigerte Produktqualität, strengere Gesetzesvorgaben und die Hygienerichtlinien erfordern bei den produktberührten Meßgeräten eine ständige Optimierung. Für die volumetrische Mengenmessung eignen sich daher Durchflußmesser im Hygienic Design.
Frank Otto
Die volumetrische Durchflußmessung erfolgt in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie häufig durch magnetisch-induktive Durchflußmesser (IDM), die sich aufgrund ihres glatten und freien Meßrohres problemlos reinigen lassen. Die schonende Produktbehandlung im Meßgerät ermöglicht das Messen und Abfüllen von aufgeschlagenen sowie mit mechanischen Meßsystemen schwierig zu verarbeitenden Produkten. Eine Mindestleitfähigkeit größer 0,05 µS/cm ist allerdings Voraussetzung. Je nach Applikation, Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren der Produkte sowie deren Beschaffenheit sind die IDMs in geschalteter Gleichfeldtechnik oder in Wechselfeldtechnik einzusetzen. Die Geräte stehen meist als Kompaktversion oder in getrennter Technik zur Verfügung. Bei hohen Temperaturen, Rohrleitungsvibrationen oder bei unzugänglichen Meßstellen sollte auf die getrennte Technik mit externem Meßumformer zurückgegriffen werden.
Hygienic Design der Aufnehmer-generation
IDM-Systeme sind in der Regel komplett aus Edelstahl gefertigt und besitzen eine formstabile, vakuumfeste PFA- oder Keramikauskleidung des Meßrohres. Ein großer Vorteil der PFA ausgekleideten Geräte ist die Robustheit des Werkstoffes und die hohe Materialbelastbarkeit bei Temperaturschocks. Im Vergleich zu Keramikgeräten können mit PFA ausgekleidete Geräte CIP/SIP gereinigt und anschließend sofort mit kaltem Meßstoff gefahren werden (z. B. bei der Biermessung: CIP-Temperatur ca. 130 °C, Mediumstemperatur zwischen 3 und 4 °C). Durch die Konstruktion und den Aufbau der Aufnehmer sowie die Materialauswahl erreichen die Geräte hohe Genauigkeiten und Reproduzierbarkeiten (kleiner 0,2% vom Meßwert).
Die in den Durchflußmessern eingesetzten Dichtungen sind einem natürlichen Verschleiß ausgesetzt und werden daher über eine Leckagebohrung im Prozeßanschlußadapter überwacht. Ist der Dichtring defekt, tritt das Medium durch diese Bohrung sichtbar aus. Über einen metallischen Anschlag wird sichergestellt, daß lediglich eine definierte Verformung der Dichtung zugelassen wird, und somit auch eine Zerstörung der Auskleidung durch ein zu starkes Anziehen des Prozeßanschlußadapters ausgeschlossen ist.
Flexible und effiziente Prozeßanschlüsse
Die Vielzahl der zum Einsatz kommenden Prozeßanschlüsse haben bei den IDM-Geräten zu einer flexiblen Anschlußtechnik geführt. Mit Hilfe eines Adapters wird der effektive Innendurchmesser des Meßrohres an die Prozeßrohrleitung bzw. den Prozeßanschluß angepaßt. Dadurch sind keine Spalten und Kanten vorhanden, die Einflüsse auf die Reinigbarkeit des Meßrohres und auf die Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit der Messung haben könnten (Abb. 1).
Prozeßanschlüsse müssen vor Ort auswechselbar sein (Abb. 2). Der Trend zu modular aufgebauten Konzepten greift daher auch bei der Aufnehmertechnik. Dieses wiederum ist Voraussetzung für eine schnelle Verfügbarkeit im Servicefall, was eine Reduzierung der Stillstandszeiten sowie der Ersatzteilhaltung bedeutet.
In Hinblick auf die Reinigung kompletter Produktionsanlagen, bei denen die Anlage inklusive der Meßgeräte mit aggressiven Reinigungsmitteln eingeschäumt und an-schließend abgespritzt wird, kommt der Verpackung der Gerätetechnik immer größere Bedeutung zu. Die komplett in Edelstahl ausgeführten Geräte entsprechen daher hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit von Gehäuse und Prozeßanschlüssen der Schutzart IP 67.
Zulassungen und Bescheinigungen für IDMs
Die Verwendung von lebensmittelkonformen Materialien, mit den entsprechenden Zulassungen und Bescheinigungen, für alle produktberührten Teile ist durch Auskleidungswerkstoffe wie PFA, PEEK, PTFE und Keramik sowie durch eine Vielzahl an Elektroden- und Dichtungswerkstoffen gewährleistet. Die hygienegerechte Konstruktion unter den Gesichtspunkten des Hygienic Designs verhindert die Kontamination durch Mikroorganismen in Spalten oder Ecken und somit die Beeinflussung oder Infektion des herzustellenden Produktes. Die Meßgeräte sind CIP- und SIP-fähig bis 150 °C. Sie entsprechen daher den Anforderungen der Hygieneklasse 1 gemäß EHEDG.
Viele Anwendungsbereiche möglich
Bei der Planung und Konstruktion von Meßstellen und Anlagen sind sogenannte intelligente Durchflußmesser oder auf die Durchflußsensoren möglich. Die intelligenten Geräte besitzen eine spezielle Software für kontinuierliche Durchflußmessungen, Abfüll- und Dosierprozesse sowie für Messungen von pulsierenden Durchflüssen. Sie haben in der Regel eine integrierte Anzeige und eine Vielzahl verschiedener Signalausgänge und -eingänge für normierte Impulse, Stromausgang, Grenzalarme, Leerrohr-Erkennung, Schnittstellen etc. Die Durchflußsensoren haben lediglich als Ausgangssignal einen durchflußproportionalen Frequenz- bzw. normierbaren Impulsausgang oder einen Stromausgang (Abb. 3).
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