Bei der CIP-Reinigung spielt die Messung der Leitfähigkeit eine wichtige Rolle. Sollen in diesem Zusammenhang auch im System befindliche Feststoffe oder nicht gelöste Verschmutzungen detektiert werden, ist eine Trübungsmessung notwendig. Eine kombinierte Bestimmung beider Parameter ermöglicht nicht nur eine exakte Trennung der verschiedenen Reinigungsphasen, sondern auch zwischen Produktion und Reinigung.
Wolfgang Gerster und Dieter Stotz
Bei der Ausrüstung von CIP-Reinigungsanlagen mit Sensoren zur Bestimmung der Leitfähigkeit müssen verschiedene Aspekte beachtet werden. Sehr wichtig sind in diesem Zusammenhang kurze Ansprechzeiten und reproduzierbare Messergebnisse. Die Leitwertmesser der Baureihe ilm-2 von Negele erfüllen diese Forderungen und sorgen für einen transparenten Ablauf der Reinigung, für eine saubere Trennung der einzelnen Reinigungsphasen und für einen sparsamen Umgang mit den Reinigungsmedien. Die Geräte decken einen Messbereich von 0…2 mS/cm bis 0…1000 mS/cm ab. Über eine externe Ansteuerung kann der Anwender zwischen drei frei wählbaren Messbereichen umschalten. Die aktuellen Messwerte für Leitfähigkeit und Temperatur werden – mit einer Reproduzierbarkeit von #1% bezogen auf den Messbereichsendwert – auf einem Display dargestellt. Die Ausgabe erfolgt als 4-20-mA-Signal. Das den Leitwertmessern zu Grunde liegende induktive Messverfahren hat gegenüber dem konduktiven Verfahren den Vorteil, dass es zu keinem Verschleiß an den Messelementen kommen kann.
Die Sensoren werden über eine hygienische G1″-Einschweißmuffe direkt in die CIP-Leitung eingebaut. Der Prozessanschluss ist EHEDG-konform. Die ilm-2-Leitwertmesser sind ausschließlich aus FDA-zugelassenen Werkstoffen wie VA und PEEK gefertigt.
Kompensation von Temperaturschwankungen
Der Leitwert ist eine von der Temperatur abhängige Größe. Deshalb wird bei den Geräten der Baureihe ilm-2 die tatsächlich gemessene Leitfähigkeit unter Zuhilfenahme des medienspezifischen Temperaturkoeffizienten (TK) auf einen relativen Leitwert bei einer Temperatur von 25 °C umgerechnet. Der Temperaturkoeffizient beschreibt die prozentuale Änderung der Leitfähigkeit eines Mediums pro Kelvin, bezogen auf dessen Leitwert bei 25 °C. Wasser und wasserähnliche Medien haben einen Temperaturkoeffizienten von etwa 2%/K, was der Grundeinstellung des ilm-2 entspricht. Um den Einfluss des Temperaturgangs zu kompensieren, muss der Leitwertmesser mit einer Temperaturmessstelle kombiniert werden. Dies ist bei den ilm-2-Geräten der Fall. Ein Temperaturfühler ist bereits in den Leitwertmesser integriert.
Beim Umschalten zwischen zwei Reinigungsphasen ist die Geschwindigkeit der beschriebenen Temperaturkompensation von entscheidender Bedeutung. Reagiert der Leitwertmesser sehr langsam, dauert der Umschaltvorgang zwischen zwei unterschiedlich temperierten Medien unnötig lange. Dieses Problem tritt bei den ilm-2-Leitwertmessern nicht auf. Die T50%-Zeit dieser Geräte liegt bei 1,2 s. Typisch für CIP-Reinigungsanlagen ist der Wechsel vom Vorpülwasser (20 °C) zu Lauge (80 °C). Aufgrund der zu diesem Zeitpunkt zu niedrigen Temperaturkompensation steigt der Leitwert sehr steil an – und zwar über den tatsächlichen Leitwert der Lauge hinaus. Anschließend kehrt er zum tatsächlichen Wert zurück. Die Steilheit dieser Messwertänderung ist von Vorteil, denn sie ermöglicht ein schnelles Umschalten zum nächsten Reinigungsschritt, wodurch in letzter Konsequenz Reinigungsmedium eingespart werden kann.
Ein weiteres Einsatzgebiet für die Leitwertmesser der Baureihe ilm-2 ist die automatische Aufkonzentrierung der in den CIP-Anlagen eingesetzten Laugen oder Säuren. Grundlage dafür ist, dass der Leitwert mit der Konzentration der Lauge bzw. Säure steigt. Das bedeutet: Über den gemessenen Leitwert lässt sich die Aufkonzentrierung problemlos steuern.
Einsatz von Trübungsmessgeräten
In CIP-Reinigungsanlagen kommen neben Leitwert- auch Trübungsmessgeräte zum Einsatz, wenn die Trennung der einzelnen Reinigungsphasen in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt erfolgen soll oder Feststoffe im System detektiert werden müssen. Da es sich hierbei um vergleichsweise einfache Messaufgaben handelt, ist es in der Regel nicht notwendig, ein Absolutmessgerät mit einer normierten Maßeinheit, beispielsweise NTU, einzusetzen. Trübungsmessgeräte wie das itm-2 von Negele, die bei hoher Reproduzierbarkeit (#1%) relative Messwerte erzeugen, sind für solche Anwendungen ausreichend. Denn entscheidend ist, dass der Wechsel zwischen den einzelnen Reinigungsphasen stets am selben Punkt stattfindet. Der absolute Messwert am Umschaltpunkt ist nicht relevant.
Die nach dem Infrarot-Rückstreu-Verfahren arbeitenden Geräte lassen sich über eine hygienische G1/2″-Muffe einbauen. Eine im Sensor integrierte, beleuchtete Anzeige informiert direkt vor Ort über den jeweiligen Messwert, der als 4…20-mA-Signal zur Verfügung gestellt wird. Die vier einstellbaren Messbereiche sind auf die Anforderungen der milchverarbeitenden Industrie sowie der Getränkehersteller abgestimmt.
Für den Einbau der Geräte bietet Negele entsprechende Prozessanschlüsse an. Ihre Nutzung garantiert hygienegerechte Messstellen, die sehr gut für eine CIP- bzw. SIP-Reinigung geeignet sind. Ein EHEDG-Gutachten sowie ein 3-A-Zeugnis belegen diese Tatsache.
In Reinigungsanlagen können die itm-2-Geräte unterschiedliche Aufgaben übernehmen: Sie zeigen Produktreste oder sonstige Verschmutzungen im Reinigungsmedium an oder überwachen Filter. Ferner kann beim Ausschieben von Produktleitungen (vor der Reinigung) mit diesen Geräten ein zuverlässiges Umschalten zwischen Produkt und Wasser realisiert werden.
Kombinierte Leitwert- und Trübungsmessung
Der kombinierte Einsatz der Leitwertmesser ilm-2 und der Trübungsmessgeräte itm-2 in einer CIP-Reinigungsanlage bietet dem Anwender folgende Vorteile:
• zuverlässige Trennung der einzelnen Reinigungsschritte
• sichere Trennung zwischen Produktion und Reinigung beim Ausschieben von Produktleitungen
• problemlose Unterscheidung verschiedener Produkte
Beide verschleißfrei arbeitenden Messgeräte lassen sich über die hygienegerechten EHG-Einbausysteme schnell und einfach montieren. Letztere werden über Orbitalschweißverbindungen in die bestehenden Rohrleitungen integriert. Besonders vorteilhaft ist diese Einbaumethode bei kleinen Rohrdurchmessern. Beispielsweise kann man die ilm-2-Leitwertmesser in Verbindung mit einem EHG-Rohr ohne Schwierigkeiten in eine Rohrleitung mit einem Nenndurchmesser von DN 40 einbinden. Die Trübungsmesser itm-2 lassen sich auf diese Weise bereits in Rohre mit einem Durchmesser von DN 25 einbauen. In bereits vorhandene Prozessanschlüsse wie Milchrohr, Varivent, TriClamp usw. können die Geräte über spezielle Adapter, die Negele anbietet, kostengünstig montiert werden.
Halle 9.1, Stand B011
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