Die Paulaner Brauerei in München setzt zur Kontrolle der Temperatur während des Pasteurisiervorgangs auf den selbstüberwachenden Temperatursensor TAD. Der Anwender spart damit Kosten, da u. a. eine zyklische Kalibrierung und alle damit verbundenen Aufwendungen entfallen. Weiterhin erreicht der Sensor in einem Bereich von -10 bis 100 °C eine Genauigkeit von 0,2 K.
Als der französische Chemiker und Wissenschaftler Louis Pasteur Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckte, dass durch kurzzeitiges Erhitzen von Lebensmitteln ein Großteil der darin enthaltenen Keime abgetötet werden, ohne dass das Produkt dadurch seine Eigenschaften wesentlich verändert, waren hochgenaue Temperaturmessungen noch nicht möglich. Trotzdem hat sich das Verfahren der Kurzzeiterhitzung bei der Produktion von Lebensmitteln und Medikamenten etabliert, da die Haltbarkeit der Produkte durch diesen Prozess gesteigert werden kann. Am bekanntesten ist die Pasteurisierung von Milch, die 15 bis 40 s auf 72 bis 75 °C erhitzt und danach sofort wieder abgekühlt wird. Der Prozess tötet etwa 99,5 % aller Keime in der Milch. Auch andere Lebensmittel wie Wein, Fruchtsaft oder Bier bringen Lebensmittelhersteller pasteurisiert in den Handel. So setzt auch die Paulaner Brauerei in München das Verfahren der Kurzzeiterhitzung ein, um die Produkte noch haltbarer zu machen. Hierzu nutzt das Traditionsunternehmen das Prinzip des Plattenwärmetauschers, bei dem das Medium zwischen mehreren hintereinander angeordneten Platten fließt. Die Platten sind mit einer Prägung versehen, so dass enge Strömungskanäle entstehen. Dies führt zu einer stark turbulenten Strömung und damit zu einem guten Wärmeübergang. Die Pasteurisierung findet in fünf Schritten statt:
- Vorwärmphase – Aufwärmung bis nahe an die Pasteurisierungstemperatur
- Aufheizphase – Aufheizen mit heißem Wasser bis auf die Pasteurisierungstemperatur
- Heißhaltephase – durch eine entsprechend lange Rohrleitung wird die Pasteurisierungszeit erreicht
- Rückkühlphase – Herunterkühlen von der Pasteurisierungstemperatur
- Kühlphase – Kühlen des Produkts mit einem Kälteträger (z.B. Eiswasser) auf die zur Abfüllung benötigte Temperatur
Als Maß für die Wärmebehandlung zur Erreichung der mikrobiologischen Sicherheit gilt die Pasteurisationseinheit oder kurz PE. Diese entspricht der Heißhaltezeit in Minuten bezogen auf eine Vergleichstemperatur abhängig vom biologischen Risiko des Produktes. Für Bier gilt die Behandlung eine Minute lang bei 60 °C als eine PE; 25 PE gelten für Bier als ausreichend.
Zyklische Kalibrierung entfällt
Zum sicheren Betrieb einer Kurzzeiterhitzungsanlage ist die Kontrolle der Durchflussgeschwindigkeit, der Temperatur im Heißhalter und des Drucks im Heißhalter erforderlich. Insbesondere die Temperatur hat wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse des Pasteurisiervorgangs. Aus diesem Grund setzt die Paulaner Brauerei in München auf den selbstüberwachenden ifm-Temperatursensor TAD. Der Temperaturtransmitter verfügt über eine redundant aufgebaute Messspitze, die neben einem hochgenauen Pt1000-Element der Genauigkeitsklasse 1/10 B zusätzlich über ein langzeitstabiles NTC-Messelement verfügt. So wird in einem Bereich von -10 bis 100 °C eine Genauigkeit von ±0,2 K erreicht. Neben den gemessenen Temperaturen überwacht der Sensor zusätzlich die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Messelementen. Fängt eines der Messelemente, z. B. aufgrund von Alterungserscheinungen, zu driften an, so wird dies zuverlässig über die integrierten Drifterkennungsalgorithmen erkannt und über einen integrierten Diagnoseausgang an eine übergeordnete Steuerung gemeldet. Da Drifterscheinungen im wesentlichen auf mechanischen oder thermischen Stress zurückzuführen sind, z. B. hohe Temperaturunterschiede in einer kurzen Zeit, diese aber gerade durch Temperatursensoren erfasst werden sollen, sind Drifterscheinungen untrennbar mit dem Messprinzip verbunden. Aus diesem Grunde werden Temperatursensoren in sensiblen Applikationen üblicherweise zyklisch kalibriert. Wenn der Prüfer feststellt, dass der Temperatursensor nicht mehr die Genauigkeitsanforderungen erfüllt, wird der Sensor entweder rekalibriert oder einfach ausgetauscht. Genau genommen ist dies jedoch nicht bedarfsgerecht, da der Betreiber bereits eine endliche Zeit mit einem ungenauen Temperatursensor produziert hat, bevor er, nach Ablauf des Kalibrierintervalls, feststellt, dass der Sensor ungenau geworden ist.
Bei Einsatz des Temperaturtransmitters TAD wird eine einstellbare Driftschwelle überwacht und bei Auftreten einer entsprechenden Abweichung zwischen den beiden Messwerten wird unmittelbar ein Signal an die Steuerung herausgegeben. Zudem spart der Anwender Kosten, da die zyklische Kalibrierung und alle damit verbundenen Aufwendungen entfallen. Weitere Vorteile bietet der Temperaturtransmitter TAD durch seine Backup-Funktionalität. Die integrierte Elektronik erkennt zuverlässig den Ausfall eines Temperaturmesselements und schaltet automatisch auf das noch funktionierende Messelement um. So wird weiterhin ein temperaturproportionales Messsignal ausgegeben und gleichzeitig über den integrierten Diagnoseausgang ein Warnsignal an die Anlagensteuerung weitergeleitet. So kann der Ausfall eines Messelements schnell erkannt und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.
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