Infrarotthermografie in der Lebensmittelindustrie? Was zunächst wenig plausibel klingt, ist so abwegig nicht. Schließlich bestimmen leichte Temperaturunterschiede zum Beispiel beim Anbraten oder Gefriertrocknen entscheidend die Produktqualität. Aber auch der Füllstand lässt sich mit Hilfe von Infrarotwärmebildkameras kontrollieren. Bereits diese Beispiele zeigen: Die Infrarotthermografie ist ein vielseitig einsetzbares Werkzeug zur berührungslosen und zerstörungsfreien Qualitätskontrolle.
Unter Infrarotthermografie versteht man die Messung der Oberflächentemperatur mit Hilfe einer Thermografiekamera und die optische Darstellung als Falschfarbenbild oder -film.
Wie wichtig die Kontrolle der korrekten Verarbeitungstemperatur in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sein kann, ergibt sich schon bei einem Blick auf die möglichen Folgen eines Qualitätsmangels. Beim Verbraucher entsteht eine negative Einstellung gegenüber Produkt und Hersteller, wenn eine Ware vor dem Erreichen des MHD verdorben ist. Noch schlimmer ist es, wenn sich durch Produktreste in unvollständig gereinigten Mehrwegbehältern Bakterien oder Keime bilden können. Auch wenn Lebensmittel- und Veterinärbehörden ihre Aufgaben als Kontrollinstanz aufmerksam wahrnehmen, können sie immer nur Abläufe überprüfen und Stichproben nehmen. Letztere auszuwerten benötigt Zeit, in der die Ware – auch bei positivem Befund – häufig schon ausgeliefert ist. Anschließende Rückrufaktionen verursachen Kosten und schlechte Schlagzeilen.
Einfache Füllstandskontrolle
Mit der Infrarotthermografie lassen sich Füllstände in Behältern, beispielsweise Mehrwegflaschen oder -fässern, einfach überprüfen; besonders bei der Reinigung und Wiederbefüllung von Leergut können auf diese Weise eventuelle Produkt- oder Reinigungsflüssigkeitsreste einfach und schnell sichtbar gemacht werden.
Bei durchsichtigen Glasflaschen kann bereits eine optische Prüfung ausreichend sein. Bei Fässern besteht diese Möglichkeit in der Regel nicht. Abhilfe schafft hier eine entsprechend justierte Thermografiekamera. Sie zeigt eventuelle Restmengen der Reinigungsflüssigkeit (heiß) an. Aber auch bei durchsichtigen Gebinden kann der Einsatz von Thermografiekameras sinnvoll sein, denn wasserklare Produkt- oder Reinigungsflüssigkeitsreste sind für eine Sichtkamera genauso durchsichtig wie die Verpackung. Eine Thermografiekamera zeigt jedoch die heißen Flüssigkeitsreste eindeutig an. Außerdem ist bei der Gebindereinigung sicherzustellen, dass an allen Stellen die notwendige Temperatur erreicht wird, um Bakterien abzutöten. Für die hier notwendigen Kontrollen bietet sich ebenfalls der Einsatz von Thermografiekameras an.
Bei der Herstellung von Milchprodukten ist der Einsatz von Thermografiekameras zur Füllstandskontrolle zum Beispiel von Jogurt problemlos möglich. Gleiches gilt für Lebensmittel in Dosen. Anhand der Temperaturunterschiede kann der Füllstand in der bereits geschlossenen Dose kontrolliert werden, ohne sie öffnen zu müssen.
Lokale Temperaturunterschiede
Beim Gefriertrocknen von Obst können unvollständig gefrorene Früchte – sie stellen ein Qualitätsrisiko für die gesamte Charge dar – an ihrer Temperatur erkannt und ausgesondert werden. Bewährt hat sich diese Vorgehensweise auf Basis von Thermografiekameras beispielsweise bei der Verarbeitung von Erdbeeren.
Ein anderes Einsatzgebiet für Thermografiekameras sind Bratvorgänge. Trotzdem hier große Energiemengen verwendet werden, können lokale Temperaturunterschiede auftreten, die erkannt werden müssen, weil sie Qualitätsschwankungen zur Folge haben. Ähnlich die Situation in Großbäckereien: Voraussetzung für einwandfreie Produkte ist eine gleichmäßige Temperierung der Backöfen. Diese lässt sich bequem mit Thermografiekameras kontrollieren.
Wärmeentwicklung in Silos
In Silos zur Lagerung von Getreide oder anderen Agrarprodukten können Thermografiekameras zwei Aufgaben übernehmen: Sie kontrollieren den Füllstand und zeigen eine Wärmeentwicklung im Silo an, die beispielsweise auf Gärprozesse im Getreide zurückzuführen ist. Auch fehlerhafte Isolationen in elektrischen Anlagen, die sich im Silo befinden, können zur Wärmeentwicklung und im schlimmsten Fall zu Bränden und Explosionen führen. Das heißt: Thermografiekameras können auch einen wesentlichen Beitrag zur Anlagensicherheit leisten.
Kompakt und leicht
Die oben beschriebenen Kontroll- und Prüfaufgaben lassen sich mit den Thermografiekameras der Baureihe ThermoVision A40-M von Flir Systems lösen. Dank ihrer kompakten und leichten Ausführung können die Geräte auch an schwer zugänglichen Orten eingesetzt werden. Das vollintegrierbare Infrarotmesssystem ist mit einem wartungsfreien, ungekühlten Mikrobolometer-Detektor ausgestattet. Dieser garantiert eine exakte Temperaturmessung und Wärmebilder sehr guter Qualität. Die Thermografiekameras liefern Infrarotbilder mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixel. Sie bieten mit 76 800 Einzelmesspunkten pro Bild eine Bildwiederholrate von 50/60 Hz (Echtzeit). Dabei erkennen die ThermoVision-A40-M-Kameras in einem Messbereich von -40 bis +500 °C Temperaturunterschiede von lediglich 0,08 °K. Sie verfügen über einen eingebauten Motorfokus bzw. Autofokus, der stets ein scharfes Infrarotbild sicherstellt.
Besonderes Merkmal der A40-M-Thermografiekameras ist die große Auswahl an Anschlussmöglichkeiten. Für den schnellen Transfer von Daten und vollständig radiometrischen 16-Bit-Echtzeitbildern steht ein IEEE-1394-FireWire-Digitalausgang zur Verfügung. Ein Ethernet-Netzwerkanschluss ermöglicht die Arbeit mit mehreren Kameras oder im Netzwerk. Dabei kann jeder A40-M-Kamera eine eigene Netzwerkadresse zugewiesen werden, so dass eine unabhängige Adressierung über den Ethernet-Anschluss möglich ist. Über diesen Anschluss ist die Steuerung sämtlicher Menüfunktionen der Kamera möglich. Ferner bietet der Netzwerkanschluss für autorisierte Nutzer über einen Webbrowser sofortigen Zugriff auf die Wärmebilder. Der kalibrierte Messwertausgang der Kameras kann auf einfache Weise für die Kontrolle und Steuerung von Prozessen genutzt werden.
Der Anwender kann im Blickfeld der Kamera bis zu vier Temperaturbereiche einrichten und nach Bedarf anpassen. Falls die Temperatur in einem dieser Bereiche einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet, kann automatisch ein Alarm ausgelöst werden. Die Inbetriebnahme der Kameras ist denkbar einfach: Nach Anschluss an einen PC oder Monitor stehen sofort qualitativ hochwertige, radiometrische Echtzeitbilder zur Verfügung. Die Kamera und der Autofokus können dabei vollständig über den PC oder die eingebaute Tastatur gesteuert werden. Letztere ist besonders dann von Vorteil, wenn Infrarotkamera und PC weit voneinander entfernt sind. Die Tastatur ist gut erreichbar auf der Oberseite der ThermoVision-A40-M-Kamera angeordnet.
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