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Die typische Sterilisationstemperatur beträgt 121 °C. Für hitzeempfindliche Lebensmittel wie Joghurt und andere Milchprodukte ist diese Temperatur jedoch zu hoch. Um die Produkte dennoch haltbar zu machen, werden sie über einen längeren Zeitraum einer Temperatur von weniger als 121, aber mehr als 100 °C ausgesetzt. Die Zeitspanne, die bei der geringeren Temperatur den gleichen Abtötungseffekt hat wie eine einminütige Sterilisation bei 121 °C, bezeichnet man als F0-Wert.
Beim Sterilisationsprozess erfolgt das Erhitzen der Lebensmittel in der Regel durch elektrische Heizelemente. Um die Autoklaven für die Sterilisation unterschiedlicher Lebensmittel verwenden zu können, müssen sie über ein Steuerungssystem verfügen, das die verschiedenen Sterilisationsprofile darstellen kann. Die Kontrolleinheit sollte daher folgende Features besitzen:
- eine PID-Regelung mit variablem Sollwertgeber
- Produkt-Sterilisationsrezepte
- die Möglichkeit, Produktchargen aufzuzeichnen
- Prozessverriegelungs- und Sequenzierungsfunktionen
- mathematische Funktionen und eine F0-Wert-Berechnung
Darüber hinaus müssen sich die Protokolldaten der Produktionschargen in verschlüsselter Form speichern lassen, um jegliche Veränderung zu vermeiden.
PID-Regler als All-in-one-Gerät
Gefran hat verschiedene FDA-konforme Komponenten für die Druck- und Temperaturregelung in Autoklaven im Sortiment, die zusammen eine Komplettlösung ergeben: den Multifunktions-PID-Regler 3850T, den Leistungsregler GTF und den Druckmessumformer TK.
Der Multifunktions-PID-Regler 3850T gestattet eine Mehrkanal-PID-Regelung, bietet Programme für die zeitabhängige Regelung von Druck und Temperatur und zeichnet die Produktionsdaten auf. Das Gerät gewährleistet eine vollständige und präzise PID-Regelung von bis zu 16 individuellen Regelkreisen mit absolutem Alarm- und Abweichungsmanagement für Temperaturen zwischen 0 und 150 °C sowie Drücken zwischen 0 und 4 bar. Mit zwei unabhängigen Reglern lassen sich die Sollwertprofile für Temperatur und Druck programmieren, die mit Produktrezepten verknüpft werden können. Die Berechnung des F0-Wertes erfolgt automatisch zur Bestimmung der erforderlichen Sterilisationszeit auf Grundlage des Temperaturwertes und ebenfalls in Verbindung mit den Produktrezepten. Diese Funktion gestattet es, die Qualitätsparameter des Sterilisierguts automatisch zu prüfen, zu garantieren und zu zertifizieren. Der PID-Regler verfügt über bis zu 32 digitale Ein- und Ausgänge für die Verriegelungslogik und bietet eine erweiterbare Bibliothek mit verschiedenen Funktionsblöcken.
Darüber hinaus profitieren Anwender von einer benutzerdefinierten konfigurierbaren Grafikanzeige mit vorformatierten Seiten und grafischen Trendanzeigen von Prozessdaten und Alarmseiten.
Die integrierte Mathematik und Logiksteuerung GETlogic dient dazu, die Anlage zu verriegeln, zum Beispiel beim Be- und Entladen des Autoklaven. Außerdem bietet GETlogic ein Alarmmanagement und verschiedene Sicherheitsverriegelungen. Die Kommunikation läuft über Ethernet Modbus TCP/IP ab. Zudem ermöglicht die VNC-Ethernet-Verbindung den Fernzugriff auf den PID-Regler für Wartungszwecke, eine kontinuierliche Überwachung und die Übertragung von aktuellen oder aufgezeichneten Daten. Die Datenaufzeichnung erfolgt mit der Echtzeituhr (RTC). Informationen zu Chargen und Berichten werden zusammen mit der Zeit, den Alarmen und weiteren Ereignissen angezeigt. Sie lassen sich entweder unverschlüsselt im CSV-Dateiformat oder verschlüsselt speichern und über USB oder Ethernet exportieren.
Kompakte Leistungsregler
Die Leistungsregler-Serie GTF umfasst kompakte Geräte für die präzise Regelung der elektrischen Leistung bei verschiedenen Arten von Heizelementen für Erwärmungsprozesse von mittlerer und hoher Komplexität. Die Geräte decken Stromstärken von 40 bis 250 A und Nennspannungen bis 480 bzw. 600 VAC ab und lassen sich auf Wunsch mit einer integrierten rückstellbaren elektronischen Sicherung ausrüsten. Damit eignet sich der Einphasen-Leistungsregler für die präzise, zuverlässige Regelung der elektrischen Heizelemente des Sterilisationsautoklaven mit 120 A bei einer Nennspannung von 400 VAC. In Verbindung mit dem PID-Regler 3850T stellt er eine gleichmäßige und energieeffiziente Beheizung des Autoklaven sicher.
Der Steuereingang unterstützt die Signale 0–10 V, 0/4–20 mA, Potenziometer, logische Signale und PWM-Modus. Von Vorteil ist auch hier der konfigurierbare Steuerungsmodus des Reglers. Außerdem gibt es die Möglichkeit des seriellen Anschlusses des Leistungsreglers mit einer RS485-Schnittstelle und ein Modbus-RTU-Protokoll, um die Ströme, Spannungen oder Leistungen sowie den Zustand der Last oder des Geräts selbst zu überwachen.
Druckmessumformer mit Alarmrelais
Der Druckmessumformer TK liefert ein analoges Ausgangssignal von 0 bis 10 V, das für eine präzise PID-Druckregelung durch den 3850T erforderlich ist. Er zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit sowie eine robuste und kompakte Bauform in der Schutzart IP 65 bzw. IP 67 aus. Der Sensor basiert auf der Dickschichttechnologie auf Edelstahl. Alle messstoffberührten Teile sind aus Edelstahl gefertigt und komplett verschweißt. Interne Dichtelemente, die Einschränkungen bei der Auswahl des Messstoffes mit sich bringen, sind nicht vorhanden. Außerdem unterstützt die leistungsstarke Elektronik die Signalübertragung auch über große Entfernungen. Ein weiteres Feature ist das Alarmrelais 650L zur Sicherung der Anlage bei Überschreiten eines bestimmten Sicherheitsgrenzwerts.
Energieeffiziente Regelung
Mit dem Multifunktions-PID-Regler 3850T, dem Leistungsregler GTF, dem Drucksensor TK und dem übergeordneten Konfigurationstool GF Express bietet Gefran eine nutzerfreundliche und FDA-konforme Komplettlösung. Sie erfüllt alle Sicherheits- und Regelungsanforderungen in kritischen Anwendungen wie der Sterilisation von Lebensmitteln und sorgt gleichzeitig dafür, dass der Energieverbrauch der Anlage gesenkt werden kann. Denn in industriellen Wärmeanwendungen spielt die präzise Regelung elektrischer Heizlasten eine entscheidende Rolle für die Effizienz bei der Prozesstemperaturregelung, für die wirtschaftliche Nutzung der zur Verfügung stehenden Energie und nicht zuletzt auch für die Qualität des Endprodukts.
Gefran Deutschland GmbH, Seligenstadt
Autorin: Danica Schwarzkopf
Marketing-Managerin,
Gefran
