Alles was ein Bier braucht

Holger Schmidt

Einen Schwerpunkt legt E+H in diesem Jahr auf die Inline-Dichtemessung, die es erlaubt, alle Prozesse, die über den Stammwürzegehalt definiert werden, zu optimieren. Dabei spielt nicht die absolute Genauigkeit, sondern die verlässliche Wiederholbarkeit und der einfache Einsatz die zentrale Rolle. Die Messtechnik ist nicht aus dem Labor abgeleitet, sondern für den Prozesseinsatz entwickelt. Dadurch wird der Bedien- und Reinigungsaufwand deutlich minimiert. Neben der bekannten Coriolistechnologie des Promass F, kann zukünftig auch eine Sonderausführung des Liquiphant FTL 50H zur Dichtemessung eingesetzt werden. Der Liquiphant ist vielen Anwendern als robuster und verlässlicher Grenzstandschalter bekannt. Sein Vibromik-Sensor basiert auf dem Prinzip zweier Piezos, die, wenn Strom anliegt, durch Ausdehnen und sich wieder Zusammenziehen die Schwingung anregen. Sie erfassen auch die tatsächliche Frequenz, die von der Schwingabel zugelassen wird.

Die Schwinggabel des Sensors schwingt normalerweise in Eigenresonanz. Bei Bedeckung mit Flüssigkeit verringert sich die Schwingungsfrequenz. Diese Frequenzänderung bewirkt das Umschalten des Grenzschalters. Das Signal wird normalerweise bei einem Grenzschalter nur qualitativ ausgewertet. In der Funktion als Dichtesensor wird das Frequenzsignal in seiner Rohform in den Auswerterechner FML 621 gegeben. Denn: Mit der Dichte ändert sich proportional auch die Schwingungsfrequenz. Im FML 621 werden dann die analogen Eingangsgrößen digitalisiert, die Impuls- und PFM-Signale mittels Periodendauer/Frequenzmessung aufgenommen und im Mikrokontroller gesteuerten Rechenwerk weiterverarbeitet.

Da der Dichtewert sich auch mit der Prozesstemperatur verändert, muss die aktuelle Temperatur als Basis der Berechnung gemessen und das Signal ebenfalls dem FML 621 zugeführt werden. Hierzu kann ein herkömmlicher Temperatursensor verwendet werden. Um allerdings eine bestmögliche Genauigkeit zu erzielen, sollte der Temperatursensor so schnell wie möglich auf die Temperaturänderung ansprechen. Daher hat E+H im TMR 35 ein patentiertes Verfahren umgesetzt, das die Reaktionszeit des Sensors signifikant verringert. Dabei wird ein Dünnschicht-Pt100 von innen direkt in das Schutzrohr geklebt und somit ein möglichst enger Kontakt zwischen Produkt und Sensorelement sichergestellt. Thermokoppler wie Gel oder Öl werden keine benötigt. Der Dünnschicht-Pt100 selber hat mit <1,5 s eine sehr kurze Ansprechzeit. Gemeinsam mit der Transmitterverzögerung lassen sich im System t90-Zeiten von <2,5 s realisieren. Das gilt auch für sehr kurze Sensoren mit Eintauchtiefen von bis zu 30 mm. Da Sensor und Transmitter aufeinander abgestimmt werden, ergeben sich sehr gute Messergebnisse, die auch nicht durch Wärmeableitfehler verwässert werden. Wärmeableitfehler können bei zu umfangreichen Übertragungswegen zwischen dem Prozess und dem Pt100 entstehen. Der direkt eingeklebte Sensor verhindert das. Die Dichtemessung und der schnelle Temperaturabgleich bilden damit die Basis für die Berechnung der Stammwürze, vom FML 621 direkt ausgegeben in °Plato, für andere Produkte wahlweise auch in °Brix oder Baume.

Die Berechnung ist einfach, wenn das Produkt noch nicht vergoren ist. Während oder nach der Gärung wird die Berechnung von Parametern wie Alkoholgehalt, CO2-Gehalt und der Hefezellzahl beeinflusst. Dabei entscheiden dann die Rechnerkapazitäten und die Auswahl des richtigen Berechnungsalgorithmus über die Genauigkeit der Messung. E+H hat seine Erfahrungen in ein Optimierungsprogramm umgesetzt, mit dem die Installation im Rahmen der Inbetriebnahme an den jeweiligen Prozess angepasst werden kann.

In der Abfülltechnologie setzt die Welt auf Einwegverpackung. Die Einzelverpackungen, egal ob Flaschen oder Kartons, werden dabei tendenziell immer größer. Lediglich Dosen bilden hier eine Ausnahme. Für die großen Verpackungen ist es essenziell, eine hohe Ventilschüttung zu erreichen, damit trotz hoher Volumenverpackungsleistungen der Füllerkreisel einen möglichst kleinen Durchmesser behalten kann. Dies erfordert allerdings, so wenig Einbauten wie möglich in den Produktweg vom Füllerkessel bis in die Flasche zu installieren, was optimal in volumetrisch gesteuerten Füllmaschinen gelingt.

Die auf der Brau gezeigten E+H-Batchline-Geräte Dosimag und Dosimass wurden gerade für diese Aufgabe entwickelt. Der Dosimag basiert auf der magnetisch-induktiven Durchflussmesstechnik. Die Aufgabenstellung, einen MID am Füllerkreisel zu installieren, erfordert dabei verschiedene Besonderheiten. So wurden die Geräte speziell an die Anforderungen des hygienischen Designs angepasst, d. h. es werden die entsprechenden Materialien für das Gehäuse und die Einbauten verwendet, sodass EHEDG-, 3A- und FDA-Zeugnisse verfügbar sind. Beide Baureihen können normal gereinigt und sterilisiert werden. Der Dosimag misst bis zu einer Produkttemperatur von 130 °C, sodass sich auch die Reinigung jedes einzelnen Ventils überprüfen lässt.

Das Gerät muss dabei den Vibrationen der Maschine dauerhaft widerstehen. Stop-and-Go-Betrieb erfordert ein sehr schnelles Reagieren und eine hohe Signalauflösung. Der Dosimag gibt somit kein 4…20mA-Signal heraus, sondern im Volumen definierbare Zählimpulse. Es wird damit eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit erreicht.

Das Edelstahlgehäuse baut sehr schmal, um auch für kleine Flaschen einen kleinen Füllerteilkreisdurchmesser zu ermöglichen. Es ist ausgelegt für eine effektive Außenreinigung, der Anschluss erfolgt über einen verschraubten Lumberg-Stecker.

Der Dosimass basiert auf der Coriolis-Technologie. Er ist dadurch prädestiniert für alle Medien, deren Leitfähigkeit zu gering ist, um mit einem MID sicher erkannt zu werden. Die Technologie misst den Massenstrom und ist dabei mit 0,15 % vom aktuellen Messwert genauer als der Dosimag, der 0,25 % vom aktuellen Messwert erreicht. Damit macht der Einsatz des Dosimass vor allem bei sehr hochwertigen Produkten Sinn.

Mit beiden Durchflussmessgeräten lassen sich aber nicht nur die geforderten hohen Schüttleistungen realisieren, sie sind zudem auch noch sehr genau. Im Produktweg verbleiben jeweils lediglich die notwendigen Ventileinbauten zum Öffnen und Schließen des Produktweges. Beide Geräte wurden zwar für den Einsatz in schnell laufenden Abfüllmaschinen entwickelt, können aber auch sehr gut in Dosierapplikationen eingesetzt werden.

Neben der optimalen Nutzung der Rohstoffe drängt sich der Energieeinsatz immer mehr in das Bewusstsein der Getränkehersteller. Um die Energiekosten dauerhaft im Griff zu behalten, bedarf es des stetigen Wissens um den aktuellen Verbrauch. Steigt dieser, ohne dass Ergänzungen an den Anlagen vorgenommen wurden, muss nach den Ursachen gesucht werden. E+H-Messtechnik, zusammen mit Auswertegeräten wie dem RMS und dem RMC 621, unterstützt diese Bemühungen. Die Messungen des Durchflusses, der Temperatur und des Druckes ermöglichen es, in der Recheneinheit den konkreten Verbrauch zu ermitteln. Im Rechenmodul lassen sich Grenzwerte setzen, die bei Überschreitung einen Alarm auslösen und somit die Anlagenbetreiber auf notwendige Aktionen aufmerksam machen. Der Energiemanager RMC 621 eignet sich für Gase, Flüssigkeiten, Dampf und Wasser. Er erlaubt die simultane Berechnung von bis zu drei Messapplikationen, auch bei Verwendung unterschiedlicher Messstoffe. Hochgenaue Prozessberechnungen (Dichte, Enthalpie, Kompressibilität) auf der Basis von Gleichungen und/oder abgelegten Stoffdatentabellen sind möglich. Das Gerät arbeitet mit allen gängigen uni- und bidirektionalen Durchflussmesssystemen (Vortex, Turbine, MID, Blende, etc.) zusammen. Es verfügt optional über ein Profibusinterface sowie eigensichere Eingänge. Im Fehlerfall reagiert das große hinterleuchtete LC-Display mit einem Farbwechsel. Die Parametrierung und Bedienung erfolgt über die PC-Software ReadWin 2000.

Die im Jahre 2004 durch Endress+Hauser eingeführte Sensortechnologie Memosens hat sich im harten Industriealltag bewährt. Es stehen Sensoren für die Parameter pH, gelösten Sauerstoff sowie Leitfähigkeit zur Verfügung und die Plattform wird sukzessive ausgebaut. Insbesondere für die pH-Sensoren stehen alle Sensortypen zur Verfügung, die einen sicheren Anlagenbetrieb ermöglichen. Der Anwender kann zwischen Sensoren mit Flüssig-, Gel- oder Polymerelektrolyt und verschiedenen Diaphragmatypen wie Keramik-, PTFE- oder dem sogenannten offenen Diaphragma den optimalen Sensor für seinen Prozess auswählen. Die unterschiedlichen Elektrolyt- und Diaphragmakombinationen sind sowohl für Glassensoren als auch für die glaslosen Isfet-Sensoren der Tophit-Familie verfügbar.

Die Memosens-Technologie ermöglicht die Speicherung wesentlicher prozessrelevanter Daten direkt im Sensor. Die digitalen Systeme erhöhen damit nicht nur die Prozesssicherheit, sondern ermöglichen darüber hinaus innovative Wartungsstrategien. Die Sensoren können beispielsweise in regelmäßigen Abständen vor Ort ausgetauscht und in den Labors der MSR-Werkstätten unter idealen Bedingungen regeneriert und kalibriert werden.

E+H verfolgt das Ziel, seinen Anwendern die Produktion einer gleichmäßig hohen Qualität mit möglichst geringem Aufwand zu erlauben. Dazu werden verschiedene Möglichkeiten genutzt, um den Verbrauch an Rohstoffen und Energie sowie die Entsorgungskosten zu kontrollieren. Anlagenverfügbarkeit, Flexibilität und hohe Wirkungsgrade werden durch die aktuelle Messgerätetechnologie umfassend unterstützt. Dabei sind die Rechenmodule in der Dichtemessung ebenso wie in der Energieerfassung der zentrale Baustein zum Erfolg.

Brau Beviale: Halle 5, Stand 126

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Der TMR35 zeichnet sich durch seine schnelle Installation und seine einfache Inbetriebnahme aus. Er ist komplett aus Edelstahl gefertigt und verfügt über eine M12-Steckverbindung mit IP 66/67 für den elektrischen Anschluss. Ein Vierleiter-Pt100 oder ein PC-programmierbarer Messumformer mit 4…20 mA-Ausgang und USB-Schnittstelle stehen zur Verfügung. Die Einbaulängen variieren von 40 bis 600 mm. Durch die besonderen messtechnischen Eigenschaften ermöglicht das Gerät besonders kurze Ansprechzeiten und eine hohe Messgenauigkeit, auch bei kurzen Einbaulängen. Basis für die hohe Genauigkeit bildet das Sensor-Transmitter-Matching. Das TMR35 verfügt darüber hinaus über zahlreiche wichtige Zertifikate:

Das Kompaktthermomether Easytemp TMR35 eignet sich für den Messbereich von -50 bis +150 °C, mit Halsrohr bis 200 °C. Bevorzugte Einsatzorte sind Behälter und Rohrleitungen.

Messtechnik von E+H

Brau Beviale 2007