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Selbstkalibrierendes Thermometer für sichere Produktionsprozesse

Einsatz in Verbindung mit einem Bildschirmschreiber
Selbstkalibrierendes Thermometer für sichere Produktionsprozesse

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Danisco verwendet bei der Produktion von Starterkulturen am Schleswig-Holsteinischen Standort Niebüll das selbstkalibrierende Thermometer Itherm Trustsens in Verbindung mit dem Bildschirmschreiber Memograph M RSG45. Mithilfe der Technologie sparen die Mitarbeiter nicht nur Zeit, sondern gewinnen auch an Sicherheit, da die Kalibrierungen nun häufiger durchgeführt werden. Durch die automatische Speicherung sind die Kalibrierungszertifikate zudem jederzeit verfügbar.

Das Biotechnologieunternehmen Danisco stellt Starterkulturen – lebende Mikroorganismen – für die Lebensmittelindustrie her. Die Produktpalette umfasst verschiedene probiotische Kulturen und Schutzkulturen sowie Hefen und Schimmelpilzkulturen.

Um diese Kulturen bei der Produktion optimal zu vermehren, ist die Einhaltung einer exakten Temperatur im Herstellungsprozess entscheidend. Mit der vollautomatischen und rückführbaren Kalibrierung im laufenden Prozess mit dem Thermometer Itherm Trustsens von Endress+Hauser kann das Risiko von unerkannten Messfehlern auf ein Minimum reduziert werden. Danisco setzt das selbstkalibrierende Thermometer in Verbindung mit dem Bildschirmschreiber
Memograph M RSG45 erstmals an drei Reaktoren ein. „Wir haben diese selbstkalibrierenden Temperaturfühler gewählt, um den Herstellungsprozess weiter zu verbessern und die Produktsicherheit zu optimieren“, erklärt Ulf Thiesen, Schichtleiter bei Danico. „Neben der Verbesserung der Temperaturführung spielten natürlich auch die Einsparungen in Bezug auf die Kosten für die Kalibrierung und die damit verbundenen Produktionsstillstände eine wichtige Rolle für uns.“

Einstellbarer Voralarm

Der Itherm Trustsens TM371 ist ein Temperatursensor mit integriertem Fixpunktsensor, der als Kalibrierreferenz dient. Der unveränderliche Fixpunkt ist die Curie-Temperatur, die physikalisch nicht durch andere Einflussgrößen wie Temperatur und Druck beeinflusst werden kann und somit langzeitstabil ist. Der Fixpunktsensor ändert beim Erreichen der Curie-Temperatur seine elektromagnetischen Eigenschaften, was sich dafür nutzen lässt, einen Abgleich mit der gemessenen Temperatur des Pt100-Temperaturfühlers vorzunehmen. Bei der Produktion des selbstkalibrierenden Thermometers wird die Temperatur des Curie-
Punktes für jedes einzelne Thermometer in dem von der Deutschen Akkreditierungs
stelle (DAKKS) anerkannten Labor von
Endress+Hauser sehr genau bestimmt und in die Geräteelektronik eingeschrieben. Durch diesen Vorgang ist der Referenzwert – und damit jede Kalibrierung – auf ein ITS-90-Normal rückführbar. Der Referenzwert liegt im Bereich um die 118 °C. Sinkt die Temperatur beim Abkühlen unter diesen Wert, überprüft die Elektronik die Abweichung zum Messergebnis des Pt100. Die Abkühlphase wird genutzt, da hier im Vergleich zur Anstiegsphase der Temperaturgradient oftmals geringer ist, zum Beispiel beim Einblasen von Dampf, und damit ein genauerer Abgleich möglich ist. Die Abweichung der gemessenen Temperatur von der physikalischen Referenz wird im Sensor gespeichert. Die letzten 350 Kalibrierungen sind jederzeit aus dem Sensor abrufbar. Sie lassen sich mithilfe eines HART-Modems über das HART-Protokoll abrufen und darstellen.

Überschreitet die Abweichung eine einstellbare Temperaturdifferenz, schaltet der Sensor auf Störung und der Prozessverantwortliche kann die Produktion vor Prozessbeginn anhalten und somit eine fehlerhafte Produktion verhindern. Um früher reagieren zu können, gibt es einen einstellbaren Voralarm, bei dem die LED-Anzeige des Messgeräts auf Gelb wechselt. Dann können die Mitarbeiter den Sensor tauschen und Produktionsstillstände lassen sich vermeiden. Bei Danisco hat sich der Temperatursensor außerdem auch in puncto Langzeitstabilität bewährt: Die absolute Genauigkeit des Geräts beträgt 0,03 °C, dies hat sich in den vergangenen zwei Monaten nicht verändert.

Die Temperatur von 118 °C, die zur automatischen Durchführung einer Kalibrierung über- bzw. unterschritten werden muss, erreicht Danisco bei der Sterilisierung der Anlage mit Dampf. Da nahezu täglich ein Reinigungszyklus gefahren wird, wird nun also auch beinahe täglich kalibriert, was die Qualität des Messwerts dauerhaft sicherstellt. Dass die Kalibrierung hierbei ohne jeglichen manuellen Aufwand vollautomatisch im Prozess geschieht, bietet einen Kostenvorteil bei gleichzeitig gesteigerter
Sicherheit.

Speicherung der Kalibrierzertifikate

Mit der alleinigen Kalibrierung ist es in der Regel aber nicht getan – die Kalibrierung muss auch durch ein Zertifikat dokumentiert und nachgewiesen werden. Besonders für den Fall eines Audits sollten die jeweiligen Zertifikate stets verfügbar sein. Im Itherm Trustsens werden die Daten der letzten 350 Kalibrierungen gespeichert. Da das selbstkalibrierende Thermometer jedoch über keine Uhr verfügt, ist der genaue Zeitpunkt der Kalibrierung nicht bekannt. Dies ist jedoch für viele Auditoren entscheidend. Endress+Hauser suchte daher nach einer Lösung, um die Kalibrierdaten mit einem Zeitstempel zu kombinieren, die Daten automatisch zu speichern und eine PDF-Datei in einem festgelegten Verzeichnis abzulegen.

Der Bildschirmschreiber Memograph M RSG45 bot sich als Lösung an. Er besitzt bis zu 20 HART-Eingänge und kann bis zu 40 Messwerte erfassen. Weitere Vorteile des Bildschirmschreibers sind, dass die manipulationssichere, FDA-konforme Datenspeicherung bereits integriert ist und die mitgelieferte Field-Data-Manager-Software automatisch Daten abrufen und PDF-Dokumente erzeugen kann, die sich anschließend in der Ereignisliste ablegen lassen.

Bei der Softwareaktualisierung, die für die Übernahme der Protokollerstellung in den Standard des Bildschirmschreibers notwendig war, hat Endress +Hauser auf ein einfaches Handling geachtet: Über die HART-Eingänge wird neben dem Temperatursignal als zweite Größe auch der Kalibrierzähler ausgelesen und aufgezeichnet. Sobald der Kalibrierzähler seinen Wert ändert, werden der Zeitpunkt festgehalten, alle relevanten Kalibrierdaten über HART aus dem Itherm Trustsens ausgelesen und in der Ereignisliste als Kalibrierprotokoll abgespeichert. Aktivieren lässt sich die Funktion über den Menüpunkt „Kalibrierprotokoll erstellen“. Will man das System als Stand-alone-Lösung benutzen, bietet der Bildschirmschreiber die Möglichkeit, das Kalibrierprotokoll vor Ort zu erzeugen und als PDF auf einer SD-Karte abzuspeichern.

Erste Erfahrungen

Da bei Danisco derzeit noch keine LAN-Verbindung vom Memograph M RSG45 zum Rechner besteht, werden die Kalibrierdaten per SD-Karte vom Bildschirmschreiber zum PC mit der Software Field-Data-Manager übertragen und dort die Protokolle über die Ereignisliste erzeugt. Die Protokollerstellung gestaltet sich trotz dieser momentanen Einschränkung einfach und schnell. Da bei der Inbetriebnahme zunächst die Bezeichnung des Kalibrierungstages nicht in die verschiedenen selbstkalibrierenden Thermometer eingegeben wurde, war die Identifizierung der einzelnen Kalibrierzertifikate nur anhand der Seriennummer möglich. Dies machte eine Zuordnung der Protokolle zu den Messstellen schwierig. Mittlerweile wurden die Bezeichnungen nachgetragen und somit das letzte Hindernis beseitigt, um die Protokolle zu erzeugen und abzulegen.

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH &. KG, Weil am Rhein


Autor: Thomas Knapp

Produktmanager Temperatur und Registrierung,

Endress+Hauser


Autor: Florian Kraftschik

Marcom Manager
Media Relations,

Endress+Hauser



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