Funktioniert auch bei Schaumbildung

Bei der Überwachung von industriellen Prozessen wird die Schaumbildung oft zu einer schwierigen Herausforderung, etwa in der Brauindustrie, der Fruchtsaftproduktion oder in der Milchverarbeitung. Eine der häufigsten Anwendungen in der Prozessindustrie ist die punktuelle Füllstandserfassung. Hierfür gibt es eine Reihe von Grenzwertschaltern, die auf unterschiedlichen Technologien basieren. Welche Technologie am besten geeignet ist, hängt vom Einsatzgebiet und somit von den Anforderungen der Branche ab. Insbesondere in der Pharma-, Nahrungsmittel- oder Getränkeindustrie müssen höchste hygienische Standards eingehalten werden. Hier sind Zulassungen wie 3A, EHEDG und FDA unerlässlich, die in Bezug auf Konstruktion, Werkstoff und Ausführung die Hygienetauglichkeit der Produkte bescheinigen. In vielen Prozessen aus diesen Bereichen bildet sich Schaum an der Oberfläche des Füllstandpegels, den ein gewöhnlicher Füllstandschalter mit erfasst und somit schaltet, obwohl die gewünschte Füllmenge noch nicht erreicht ist. Für genau solche Anwendungen hat Baumer den Grenzwertschalter LSM im Programm, der speziell für den Einsatz im hygienischen Bereich entwickelt wurde. Er bietet die Möglichkeit, mithilfe einer Steckbrücke (Jumper) innerhalb der Elektronik die Empfindlichkeit und die Reaktionszeit einzustellen. In Anwendungen, bei denen Prozesstechniker häufig mit Schaumbildung zu kämpfen haben, wie in der Brauindustrie, lässt sich der Schaum somit sehr einfach ausblenden. Der Sensor reagiert erst, wenn die tatsächliche Füllmenge erreicht ist. Dadurch lassen sich Fehlermeldungen vermeiden, die durch falsche Minimum-/Maximum-Füllstandsanzeigen verursacht werden und zu Stillstandzeiten der Anlage während des Produktionsprozesses führen. Die Produktivität der Anlage lässt sich somit steigern.

Der LSM sendet elektromagnetische Wellen aus, die durch das jeweilige Medium eine Laufzeitverzögerung erfahren und über die metallische Behälterwand bzw. die metallische Einschweißmuffe an die Auswerteelektronik zurückgeführt werden. Erreicht das Medium die Spitze des Sensors, verändert sich die Laufzeit der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen, abhängig vom dielektrischen Wert des Mediums. Da grob- bis feinporiger Schaum eine geringere Dichte als die Flüssigkeit selbst aufweist, wird dieser nicht als die zu überwachende Flüssigkeit wahrgenommen. Die Schaltfunktion, ob Schließer oder Öffner, kann durch die Veränderung der Anschlussart realisiert werden. Der Vorteil dieser Mess-technologie ist, dass nur ein kleiner kegelförmiger Stutzen in das Medium ragt, an dem dieses nur schwer anhaften kann, während bei anderen Messmethoden oft größere Flächen notwendig sind, an denen insbesondere pastöse oder klebrige Medien leicht haften bleiben und zu einer Fehlfunktion führen können. Eine spezielle 3A-Einschweißmuffe sorgt für die hygienegerechte Integration in den Prozess und bietet mithilfe einer Seitenbohrung den Vorteil, dass eine Undichtigkeit durch das Auslaufen von Prozessflüssigkeit sichtbar wird.

Die 3A-Zulassung des Geräts ist nur in Verbindung mit einem 3A-Gegenstück – in diesem Fall der Einschweißmuffe – und der korrekten Einbauposition gültig. Alle Bauteile des Sensors, die mit dem Messmedium in Berührung kommen, sind aus säurebeständigem Edelstahl oder aus PEEK-Kunststoff gefertigt und erfüllen sowohl die FDA- als auch die 3A- und EHEDG-Richtlinien. Das Gerät ist mit verschiedenen 3A-gerechten Prozessanschlüssen erhältlich.

Der LSM misst den Grenzwert von Flüssigkeiten (Wasser, Milch, Bier), dickflüssigen Stoffen (Honig, Joghurt, Zahnpasta) und sogar von einigen trockenen Stoffen. Auch für Anwendungen im pharmazeutischen Bereich wie bei der Füllstanddetektion von ultrareinem Wasser wird der LSM erfolgreich eingesetzt. Schaum-, Blasen- oder Klumpenbildung sowie Vibrationen und Verwirbelung beeinträchtigen seine Leistung nicht. Auch die Einbaulage ist unerheblich. Der Sensor kann seitlich oder – wie im Fall eines Trockenlaufschutzes – auch von unten in ein Rohr montiert werden.

Der Schaltzustand lässt sich als normal offen oder normal geschlossen programmieren. Die Prozesstemperatur kann zwischen -20 und +85 °C liegen, aber auch für CIP- oder SIP-Prozesse, bei denen kurzfristig Temperaturen bis +140 °C auftreten können, eignet sich der Füllstandschalter. Das Gerät ist sowohl für offene als auch für geschlossene Behälter mit Drücken bis 16 bar einsetzbar. Da der LSM keine beweglichen Teile hat und die Elektronik komplett integriert ist, ist er praktisch wartungsfrei. Somit ist eine präzise Grenzwerterfassung möglich, ohne dass der Schaltpunkt eingestellt werden muss.

Die hygienegerechten LSM-Modelle sind besonders in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie im Einsatz. Der dänische Molkereikonzern Arla Foods hat 2007 seinen Produktionsstandort in Slagelse ausgebaut und setzt dort den LSM-Füllstandsschalter in der Abfüllanlage sowie in verschiedenen anderen Produktionsbereichen ein. Außerdem gibt der LSM den punktuellen Füllstand in der neuen CIP-Anlage an. Je ein LSM erkennt hier den oberen, mittleren und niedrigen Füllstand im Rücklaufbehälter der CIP-Anlage. Auch der britische Fruchtsafthersteller The Serious Food Company hat beim Ausbau der Produktionsanlage in Süd-Wales die Messgeräte zur Prozessüberwachung standardisiert und setzt nun überwiegend Baumer-Produkte ein. Für die Füllstandsmessung kommt hier der LSM in verschiedenen Einbauweisen zum Einsatz (oben, seitlich und unten).

Online-Info www.dei.de/0809419