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Die Rohwasseraufbereitung bei einer Softdrinkherstellung erfolgt in mehreren Schritten. Zuerst wird die Trübung des Rohwassers gemessen und das Wasser in eine Umkehrosmoseanlage eingespeist, um die Konzentration gelöster Stoffe zu reduzieren, d. h. das Wasser zu entsalzen. Hierdurch wird eine geschmacksneutrale Aufbereitung des Wassers und so ein gleichbleibender Geschmack des Getränks erreicht. Zur Desinfektion werden bevorzugt freies Chlor oder Chlordioxid verwendet. Wird das Produktwasser vor der Umkehrosmose desinfiziert, muss sichergestellt werden, dass das Chlor z. B. durch Aktivkohlefiltration wieder vollständig aus dem Wasser entfernt wird, um die Membranen zu schützen.
Rolle der Chlormessung
Meist erfolgt die Desinfektion des Produktwassers jedoch nach dem Umkehrosmoseprozess. Als Desinfektionsmittel wird 0,3 mg/l freies Chlor verwendet, was dem erlaubten Gehalt der deutschen Trinkwasserverordnung entspricht. Anschließend wird das Produktwasser durch Filtration von allen Chlorresten befreit, da es vor der Zugabe des Getränkesirups chlorfrei sein muss. Diese Filtration wird einmal pro Woche über einen Bypass umgangen, um die Leitungen der Anlage bei niedrigen Temperaturen im sogenannten Cold Cleaning in Place (Cold-CIP) durch das Chlor zu reinigen. Zur Überwachung der Chlorentfernung einerseits und des Cold-CIP-Prozesses andererseits müssen an zwei Stellen Sensoren zur Messung von freiem Chlor eingesetzt werden: nach der Filtration, um festzustellen, ob das Wasser nahezu chlorfrei ist und im Leitungssystem, wo der Chlorgehalt 0,3 mg/l betragen muss.
Lückenlose Überwachung
Im Vergleich zu nasschemischen Analysatoren nach der DPD-Methode, die nur ca. alle 3 min einen Messwert bereitstellen können, ermöglicht hier eine Inline-Messung mit amperometrischen Sensoren eine lückenlose Überwachung, bei der keine Peaks übersehen werden. Die kontinuierliche Messung bringt außerdem Vorteile für die Steuerung der Chlordosierung. Diese kann dank der schnellen Messwerte präziser erfolgen, so wenig wie möglich, aber so viel wie für eine zuverlässige Desinfektion nötig ist. Der amperometrische Desinfektionssensor Memosens CCS51E von Endress+Hauser zur Bestimmung des freien Chlors zeichnet sich durch schnelle Ansprechzeiten auch bei geringen Wassermengen aus. Dies ermöglicht eine effiziente Prozesssteuerung und sichere Prozesse. Dank der Memosens-2.0-Technologie lässt sich der Sensor vorkalibrieren und per Plug & Play ganz einfach in den Prozess bringen. Die schnelle Ansprechzeit (t9025 s) ermöglicht eine genaue Überwachung, eine schnelle Reaktion auf Veränderungen und damit eine effiziente Prozesssteuerung. Durch die Memosens-2.0-Technologie ist zudem eine Anbindung an erweiterte IIoT-Dienste möglich, was die perfekte Basis für vorausschauende Wartung bietet.
Keine Verzögerung der Ansprechzeit
Eine besondere Herausforderung bei der Chlormessung in der Trinkwasserdesinfektion ist die Abwesenheit von Chlor nach der Filtration über einen längeren Zeitraum hinweg. Diese Abwesenheit führt bei vielen amperometrischen Sensoren zu einem verzögerten Ansprechverhalten, dem sogenannten „Einschlafen“. Das kann im Endeffekt zu Produktverlusten führen, da bereits Getränkesirup zugegeben wird, wenn nach der Filtration noch unentdecktes Chlor im Produktwasser vorhanden ist. Memosens CCS51E zeigt auch nach längerer Inaktivität keine Verzögerung der Ansprechzeit und sorgt so dafür, dass keine Chlorpeaks unentdeckt bleiben. Zusätzlich sieht der Sensor einmal pro Woche chlorhaltiges Wasser, wenn die Filtration umgangen wird, um die Leitungen zu reinigen. Dies funktioniert wie eine Funktionsprüfung des Sensors und stellt eine elektrochemische Aktivierung sicher.
Im Prozess benötigen amperometrische Sensoren keinerlei Reagenzien und sind daher wartungsarm. Darüber hinaus speichern die Memosens-Sensoren Daten zu Kalibrierung, z. B. den Elektrolytzähler, Betriebsstunden und Belastung, sodass die Wartungsstrategie spezifisch für die Applikation entwickelt und die Wartung noch effizienter werden kann.
Zu guter Letzt bietet die neue Sensorgeneration auch hohe Effizienz in der Inbetriebnahme. Nach dem Anschließen benötigen sie nur eine kurze Polarisationszeit, bis sie einen stabilen Messwert anzeigen, sodass die Anlage schnell wieder voll funktionsfähig ist.
Mehrere Parameter erfassen
Bei einigen Getränkeherstellern geht die Entwicklung der Produktwasseraufbereitung dahin, dass sie nicht nur den Wert des freien Chlors betrachten müssen, sondern alle Rückstände der Desinfektionsmittel. Für diese Messung eignen sich Gesamtchlorsensoren, wie der Memosens CCS53E. Er erfasst freies (HCl, OCl-) und gebundenes Chlor (Chloramine) zuverlässig und schnell und schützt so das Endprodukt noch sicherer. Der Anschluss der Chlorsensoren an denMultiparameter-Mehrkanal-Messumformer Liquiline ermöglicht eine einfache Kombination mehrerer Sensoren, auch für die Überwachung anderer Parameter der Flüssigkeitsanalyse wie pH und Redox.
Endress+Hauser AG, Reinach, Schweiz
Halle C1, Stand 451
Autor: Johannes Kienle
Product Manager,
Endress+Hauser
