Keine Luftnummer

Häufig werden in lebensmitteltechnischen Prozessen neben oder mit dem Produkt auch Gase wie Luft durch die Leitungen gefördert. Ob Rohmilch, Eiscreme, Teig oder Margarine – die Gründe für diese Gaseinschlüsse sind in vielen Fällen erwünscht, in anderen nimmt man sie einfach in Kauf.

Im Prozess oder bei der Abfüllung übernehmen Waagen die Massemessung. Damit ist jedoch keine kontinuierliche Messung möglich, wie sie sich die Anwender wünschen. Können Coriolis-Masse-Durchflussmessgeräte hier eine Alternative sein?

Versuche, die Menge von gasbeladenen, flüssigen Medien kontinuierlich mit Coriolis-Massedurchflussmessgeräten zu bestimmen, gab es viele. Die Erfolge waren allerdings bescheiden: Denn die Gas- bzw. Lufteinschlüsse verhinderten stabile Messwerte oder führten zum Ausfall der Messgeräte. Das hatte auch Folgen für die Prozesssteuerung, die ohne aktuelle Messwerte nicht funktionierte.

Die Ursache für die Störungen ist leicht erklärt: Ohne Lufteinschlüsse bewirken die flüssigen Medien an beiden Messrohren der Coriolis-Geräte die gewünschte regelmäßige, sinusförmige Schwingung. Bei luft- bzw. gasbeladenen Flüssigkeiten ist das anders. Die Relativbewegung von Gas und Flüssigkeit stört diese regelmäßige Schwingung oder dämpft sie bei sehr hohem Gasanteil. Dies kann sogar zum völligen Aussetzen der Messung führen.

Die Entwickler von Krohne haben sich dieses Problems angenommen. Die von ihnen entwickelte Lösung heißt Entrained Gas Management, kurz EGM. Diese Funktion hat sich in vielen Anwendungen erfolgreich bewährt, bei denen die Menge von flüssigen Medien mit Luft- bzw. Gaseinschlüssen bestimmt werden muss.

Während andere Massedurchflussmessgeräte beispielsweise den letzten stabilen Messwert „einfrieren“, um so den Verlust des Messsignals zu kaschieren, gehen die Optimass-Coriolis-Massedurchflussmessgeräte mit EGM einen ganz anderen Weg. Dank ihrer leistungsstarken Regelalgorithmen erhalten sie auch bei Gaseinschlüssen die Schwingung aufrecht, folgen der tatsächlichen Schwingung des Messrohrs und filtern die Störungen heraus. EGM funktioniert sogar im Übergang von der reinen Flüssig- zur Gasphase und zurück. Die Funktion verkraftet Gasanteile von 0 bis 100 %, ohne dass das Gerät aussteigt. Die EGM-Funktion ist sowohl für die Geradrohr-Coriolis-Messgeräte als auch für gebogene Rohrgeometrien verfügbar.

Die Frischli Milchwerke GmbH produziert an mehreren Standorten in Deutschland frische und haltbare Molkereiprodukte für den Einzelhandel und Großverbraucher. Im bayerischen Eggenfelden betreibt die inhabergeführte Molkerei eine der europaweit modernsten und größten Produktionsstätten für Kaffeesahne. Pro Jahr verlassen rund eine Mrd. Kaffeesahne-Cups das Werk.

Die für die Produktion benötigte Rohmilch (maximal 22 000 kg/h) wird von der Rohmilchannahme über zwei DN-50-Rohrleitungen zuerst zu einem Entgaser geleitet. Die entgaste Rohmilch wird in mehreren Puffertanks zwischengelagert und später über mehrere Prozessschritte zu Kaffeesahne verarbeitet.

Um die Ausbeute an Kaffeesahne mit der angelieferten Rohmilchmenge vergleichen zu können, ist eine möglichst präzise Messung der Rohmilchmenge notwendig. Diese Aufgabe übernahmen bisher zwei marktübliche Massedurchflussmessgeräte. Ihre Funktion wurde jedoch immer wieder von Luftblasen in der Rohmilch gestört, die durch den Transport entstehen. Aufgrund der niedrigen Temperaturen und der damit verbundenen hohen Viskosität konnten die Lufteinschlüsse auch mithilfe des Entgasungstanks nicht vollständig beseitigt werden. Vor diesem Hintergrund entschied sich Frischli, die alten Geräte gegen Coriolis-Massedurchflussmessgeräte mit EGM- Funktion von Krohne auszutauschen.

In beide Rohrleitungen wurde vor den Puffertanks je ein Optimass-6400-Coriolis-Massedurchflussmessgerät installiert. Mit ihrer Hilfe gehören die von Luft- bzw- Gaseinschlüssen verursachten Probleme nun der Vergangenheit an. Die kontinuierliche Überwachung des Rohmilchvolumens läuft nun zuverlässig und störungsfrei. Frischli hat durch den Einsatz der Krohne-Messgeräte die gewünschte Transparenz in Hinblick auf die angelieferte Rohmilchmenge erreicht. Die so gewonnenen Daten bilden die Grundlage für eine Bilanzierung der Rohmilchausbeute. Auf diese Weise kann die Molkerei die produzierte Kaffeesahne stets mit dem tatsächlich angelieferten Rohmilchvolumen vergleichen und gegebenenfalls Optimierungspotenziale in den Betriebsabläufen aufdecken.

Ein anderes Einsatzgebiet der Optimass-Geräte mit EGM-Funktion sind sogenannte Leer-voll-leer-Anwendungen, wie sie häufig bei Batch- oder Verladeprozessen vorkommen. Bei einem Gasanteil von bis zu 100 % im gemessenen Volumen geben die Optimass-Coriolis-Geräte jederzeit einen Messwert aus, gleichzeitig melden sie den Status und verfügen über einen konfigurierbaren Alarm. Damit werden auch bislang unerkannte Luft- oder Gaseinschlüsse im Prozess erkannt.

Viele Anwender sind sich absolut sicher, dass in ihren Prozessen keine flüssigen Medien mit Gas- oder Lufteinschlüssen verarbeitet werden. Doch bisher unbekannte Luft- oder Gaseinschlüsse treten deutlich häufiger auf als gedacht. Vor Einführung der EGM-Funktion waren sie eine der häufigsten Ursachen, warum Krohne-Servicemitarbeiter gerufen wurden, um ein scheinbar defektes Durchflussmessgerät zu überprüfen.

Die Ursachen für plötzlich auftretende Luft- oder Gaseinschlüsse sind vielfältig. Das Spektrum reicht von winzigen Lecks vor oder im Ansaugbereich von Pumpen, über eine übermäßige Kavitation einer Pumpe bis hin zu komplett entleerten Tanks und Rührwerken sowie Zustandsübergänge, wie sie beim An- oder Abfahren von Anlagen auftreten können. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Gas homogen verteilt oder in Blasen eingeschlossen ist. Da auch stoßartig auftretende Gaseinschlüsse erkannt werden, kann der Alarm sehr hilfreich sein, um Prozesse zu verbessern, indem ihr Auftreten zeitlich mit den Prozesseinstellungen abgeglichen werden kann.

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Technical Industry Manager Global Industry Divison Food,Krohne