Die Messung der Leitfähigkeit ist eine bewährte Methode, um den Reinigungsablauf und -erfolg zu kontrollieren. Dabei spielt es prinzipiell keine Rolle, ob es sich um eine konventionelle Reinigung oder eine CIP-Technik mit Kreislaufführung und Stapelung im Tank handelt. Besondere Vorteile versprechen induktive Messgeräte wie das Jumo CTI-750, die sich besonders durch ihre verschleißfreie und zuverlässige Arbeitsweise auszeichnen. Die Wartungszyklen werden lediglich durch die jährlich empfohlenen Kalibrierzyklen definiert.
Dipl.-Ing. (FH) Reinhard Manns
Messgeräte wie das in Bild 1 dargestellte CTI-750 haben die Aufgabe, den Ablauf der Reinigung transparent zu machen, sauber getrennte Reinigungsphasen zu gewährleisten, die Konzentrationen der Reinigungsmedien zu bestimmen und ihren Verbrauch auf ein sinnvolles Maß zu beschränken. Die Geräte müssen Messwerte von einigen 100 µS/cm bei den Produkten bis zu einigen 100 mS/cm bei den Reinigungsmedien erfassen und sicher an übergeordnete Systeme weiterleiten können. Da die Messwerte eine sehr große Spanne überstreichen (einige Zehnerpotenzen), ist eine Messbereichumschaltung für die Erreichung einer genügend hohen Genauigkeit erforderlich.
Berücksichtigung der Temperatureigenschaften der Medien
Die integrierte Temperaturmessung spart nicht nur eine separate Messstelle ein, sondern wird auch für die Leitwertmessung benötigt. Die Leitfähigkeit eines jeden Mediums ist temperaturabhängig, d. h. jedes Medium hat seinen Temperaturkoeffizienten. Bei steigender Temperatur steigt auch die Leitfähigkeit (mittlerer Temperaturkoeffizient ca. 2,2 %/K). Bei einer Temperaturerhöhung um 50 K, steigt die Leitfähigkeit um 110 %, d. h. auf mehr als den doppelten Ausgangswert. Um beurteilen zu können, ob sich die Zusammensetzung eines Mediums oder die Temperatur geändert hat, ist eine Temperaturkompensation notwendig. Deren Aufgabe ist es, aus den Faktoren Temperaturkoeffizient (mediumsspezifisch) und der aktuellen Temperatur die Leitfähigkeit zu bestimmen, die bei 25 °C (international anerkannte Bezugstemperatur) vorliegt.
Bei der CIP-Reinigung werden nacheinander unterschiedlich temperierte Flüssigkeiten durch die Rohrleitungen gepumpt (Bild 2). Die Leitwertmessung wird an ausgesuchter Stelle platziert (z.B. CIP-Rücklauf), um dort zu erfassen, ob das Reinigungsmittel alle zu reinigende Stellen mindestens einmal erreicht hat bzw. wann unterschiedliche Medien den Messpunkt passieren (Phasentrennung). Zur Optimierung der Reinigungsprozesse ist es notwendig, möglichst zeitnah die Leitfähigkeiten zu erfassen, d.h. die Leitfähigkeits- und die Temperaturmessung müssen möglichst schnell reagieren. Je besser ein eingesetztes Gerät diese Anforderungen erfüllt, desto mehr kann es zur Kostenreduzierung beitragen.
Konzentrationsmessung
Die in CIP-Anlagen eingesetzten Reinigungsmedien sind Laugen oder/und Säuren mit definierten Konzentrationen. Die Anlieferung der Rohstoffe erfolgt in anderer Konzentration. Daher ist es notwendig, die gewünschte Konzentration durch Mischen zu erhalten. Wie Bild 3 zeigt, ist ein Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Konzentration gegeben. Damit kann die induktive Leitfähigkeitsmessung auch für diese Aufgabe eingesetzt werden. Der besondere Kurvenverlauf macht es notwendig, dass das eingesetzte Gerät eine gewisse Intelligenz bei der Ermittlung des korrekten Messwertes mitbringt. Geräte, die die Besonderheiten der eingesetzten Reinigungsmedien nicht berücksichtigen, liefern oft falsche Werte, was wiederum schnell zu hohen laufenden bzw. Folgekosten führen kann. Sind die Konzentrationen zu hoch, verschwendet man Rohstoffe und verursacht möglicherweise sogar Anlagenschäden, bei zu niedrigen Konzentrationen sind die Reinigungsergebnisse unzureichend.
Technische Merkmale des CTI-750
Der induktiv arbeitende Jumo CTI-750 erfüllt die genannten Anforderungen und übertrifft sie teilweise sogar. Das Gerät verfügt über einen großen Messbereichsum-fang von 0…500 µS/cm, beispielsweise zur Erfassung von Heißwasser, bis 0…2000 mS/cm, zur Konzentrationsmessung von Reinigungsmedien. Es lässt sich zur Messung von Leitfähigkeiten und Konzentrationen (z. B. von NaOH oder HNO3) einsetzen und verfügt über eine externe 4fach-Messbereichs- und Temperturkoeffizientenumschaltung, um bei den üblichen CIP-Reinigungsschritten immer den optimalen Messbereich und den passenden Temperaturkoeffizienten auswählen zu können. Weitere Mermale sind:
- Grafikdisplay mit Klartextbedienung (Bedienersprachen umschaltbar)
- zwei frei programmierbare analoge Ausgänge (Leitfähigkeit/Konzentration und Temperatur), damit übergeordnete Systeme die Reinigungsschritte korrekt steuern und dokumentieren können
- zwei Schaltausgänge für Zusatzfunktionen
- schnell ansprechende Temperaturfühler
- Messzellenmaterialien wie PEEK bzw. PVDF
- FDA-konforme Materialien der medienberührenden Teile
- optionales Setup-Programm zur komfortablen Konfiguration und Anlagendokumentation
Halle 7A, Stand 502
dei 420
Weitere Informationen zu den Messgeräten
Fachmesse SPS/IPC/Drives 2005
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