Modulare Thermometerfamilie im hygienischen Design

Für jede Anwendung der geeignete Messeinsatz

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Die Food-Thermometer iTherm TM4xx von Endress+Hauser können mit den Messeinsätzen Quicksens und Strongsens ausgerüstet werden. Während Quicksens für kurze Ansprechzeiten und somit sehr präzise Prozesssteuerung steht, spielt Strongsens seine Stärken in rauen Prozessumgebungen aus.

Die Temperatur gehört zu den wichtigsten Prozessparametern in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion. Deshalb werden an Temperaturmessgeräte enorm hohe Anforderungen gestellt. So werden für eine genaue Prozesssteuerung kurze Ansprechzeiten gefordert. Da die Messstellen durch regelmäßige Reinigungszyklen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, müssen die Geräte schnell reagieren sowie verlässlich und vor allem langzeitstabil arbeiten, um die Frequenz der erforderlichen Kalibrierzyklen möglichst gering zu halten. Die Techniker von Endress+Hauser haben diese komplexen Anforderungen bei der Entwicklung der Food-Thermometerfamilie iTherm TM4xx umgesetzt.

Kurze Ansprechzeiten
Die modular aufgebauten Thermometer gibt es in der Basisvariante TM401 und in der Spitzenausführung TM411. Beide Ausführungen unterscheiden sich hinsichtlich der Ansprechzeit und der Austauschbarkeit des Messeinsatzes.
Der iTherm-Quicksens-Messeinsatz zeichnet sich durch eine sehr kurze Ansprechzeit t90 von 0,75 s aus. Dadurch lassen sich beispielsweise Erhitzungs- und Kühlungsprozesse exakter regeln. Die Bandbreite, mit der der Regelkreis um die Solltemperatur schwingt, kann somit enger gefahren werden. Der daraus resultierende Energiespareffekt macht sich durch einen verminderten Dampf- und Kühlwasserbedarf über einen längeren Zeitraum deutlich bemerkbar. Die Kombination aus schneller, präziser und stabiler Temperaturmessung garantiert dem Anwender eine zuverlässig hohe Produkt- und Prozessqualität, eine sichere Regelung näher am Prozesslimit sowie eine verbesserte Energienutzung.
Ein weiterer Vorteil der TM4xx-Thermometerfamilie sind deutlich geringere Mindesteintauchlängen. 20 bis 30 mm sind bereits ausreichend, um reproduzierbare Messergebnisse sowohl im Prozess als auch bei der Gerätekalibrierung zu erhalten. Auch in Verbindung mit Einschweißschutzrohren in Nennweiten von DN 10 bis DN 40 (T-Stück/Eck-Stück) ist eine sichere Temperaturmessung selbst bei kleinen Rohrnennweiten sichergestellt.
Ohne Einbußen bei der Messgenauigkeit lassen sich mit der neuen Thermometerfamilie die notwendigen Eintauchtiefen um mehr als 70 % reduzieren. Bisher lag die empfohlene Eintauchlänge für einen 3-mm-Messeinsatz bei 80 mm und für einen 6-mm-Messeinsatz bei 120 mm (entspricht der Mindesteintauchlänge für die Kalibrierung bei 0 bis 150 °C).
Deutliche Einspareffekte
Welche Einspareffekte das neue Thermometerdesign ermöglicht, verdeutlicht folgendes Beispiel: Aufgrund der optimierten Eintauchlänge und einer Verringerung der Temperaturabweichung um 2 °C konnte der Betreiber einer Sterilisationsanlage seinen Energiebedarf für Dampf und Kühlung deutlich senken und pro Jahr 12 000  Euro sparen (30 kg Dampfdurchfluss pro Stunde, 5000 Betriebsstunden pro Jahr und Dampf- und Kühlkosten von 0,08 Euro pro Kilogramm).
Darüber hinaus ermöglicht iTherm Quicksens erhebliche Kosteneinsparungen bei der Lagerhaltung. Wegen der geringen Mindesteintauchtiefe kann ein einziges Standardthermometer, z. B. mit der Eintauchlänge 30 mm, viele andere, verschiedenartige Thermometer ersetzen, und das sogar bei unterschiedlichen Rohr- und Nenndurchmessern. Der „flinke“ Sensor deckt Applikationen in einem Messbereich von -50 bis +200 °C ab.
Hält Stößen und Vibrationen stand
Kompressoren, Pumpen oder Dampfschläge verursachen in Anlagen starke Vibrationen. Für diese Einsatzfälle gibt es iTherm Strongsens. Ohne Abstriche beim Hygienic Design verkraftet das Thermometer Stöße und Schwingungen von mehr als 60 g. Zum Vergleich: Traditionell gefertigte Messeinsätze sind lediglich für Krafteinwirkungen von maximal 3 g zugelassen. Die hohe Vibrations- und Stoßfestigkeit der Sensoren verringert das Ausfallrisiko unter rauen Prozessbedingungen signifikant. Die Messeinsätze sind für einen Temperaturbereich von -50 bis +500 °C zugelassen.
Langzeitstabilität des Sensors
Bei den modular aufgebauten iTherm-Thermometern ist der Primärsensor bereits in den Quicksens- und Strongsens-Messeinsätzen integriert. Diese fertigt Endress+Hauser vollautomatisch im eigenen Werk, was neben einer hohen Sensorqualität auch eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der verbauten Komponenten – konform zur Richtlinie IEC 60751 – ermöglicht.
Hervorzuheben ist die hohe Langzeitstabilität der Sensoren. Sie beträgt für iTherm Quicksens und iTherm Strongsens – beide Messeinsätze werden in der Hygienelinie TM4xx verbaut – 2,5 Jahre (Klasse AA). Sie wird durch eine Herstellererklärung zum Einsatz unter Prozessbedingungen garantiert.
Die Langzeitstabilität wurde prozessnah in einer Fermentationsanlage getestet, die rund um die Uhr an 365 Tagen pro Jahr in Betrieb war und zwei bis drei Mal pro Woche sterilisiert wurde. Die Testzeit betrug gut 2000 Stunden und umfasste etwa 377 Zyklen.
Ein Zyklus dauerte etwa 5,5 Stunden. Er umfasste folgende Schritte: Herstellungsprozess bei 40 °C, CIP-Reinigung bei ca. 65 °C, Herstellungsprozess bei 40 °C und abschließende SIP-Reinigung bei 135 °C. Der gesamte Testzeitraum entspricht einer Einsatzzeit von 2,5 Jahren. Über die gesamte Testdauer gewährleisten die untersuchten Sensortypen stets die Klasse AA (≤ ± 0,1 K bei 0 °C), es liegt also keine systematische Drift vor.
Die hohe Langzeitstabilität von iTherm Quicksens und iTherm Strongsens verlängert den Kalibrierzyklus der Messgeräte deutlich und hilft so, Kosten zu sparen.
In der Lebensmittelindustrie werden Messstellen üblicherweise zyklisch kontrolliert. Um Kennliniendrifts durch Alterung des Sensorelements erkennen zu können, müssen die Thermometer regelmäßig rekalibriert werden. Der Aufwand für derartige Vergleichsmessungen ist sehr hoch, weil sie mit der Demontage des Thermometers verbunden sind.
Abhilfe schafft iTherm Quickneck. Hierbei handelt es sich um ein Thermometer-Halsrohr mit Schnellverschluss zur schnellen und einfachen Rekalibrierung. Unter Einhaltung der Schutzrohrklasse IP 69K funktioniert es ähnlich einem Bajonettverschluss. Dank dieses Schnellverschlusses kann der Messeinsatz während der Kalibrierung eingebaut bleiben, sodass weder der Anschlusskopf des Thermometers geöffnet noch die elektrischen Verkabelungen gelöst werden müssen. Dadurch kann der Zeitaufwand pro Messstelle um bis zu 15 Minuten verkürzt werden.

Giovanni Colucci
Marketing Manager Temperatur,Endress+Hauser


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