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Füllstandmessung

So sorgen Sensoren für die präzise Abfüllung bei der Joghurtproduktion

| Autor / Redakteur: Jürgen Skowaisa* / Dr. Jörg Kempf

Bei La Fageda kontrollieren Vega-Sensoren den Füllstand, damit die Abfüllung des Joghurts reibungslos abläuft.
Bei La Fageda kontrollieren Vega-Sensoren den Füllstand, damit die Abfüllung des Joghurts reibungslos abläuft. (Bild: Vega)

Der Joghurtproduzent La Fageda beweist seit 25 Jahren jeden Tag aufs Neue, dass ein Betrieb, der inklusiv von Menschen mit und ohne Behinderung geführt wird, erfolgreich sein kann. Die Rezeptur dafür ist ein Mix aus hohem persönlichen Einsatz, heimischen Rohstoffen und cleverem Vermarktungskonzept – und einer perfekt abgestimmten Sensorik als wichtiger „Zutat“.

Das Ziel: Sie wollen den leckersten Joghurt produzieren. Der Weg dorthin? Nun, dies geschieht im Landkreis Garrotxa in der Region Katalonien im Nordosten Spaniens auf eine andere Weise, als bei den großen Marktführern der Lebensmittelbranche. La Fageda ist zwar einer der größten Arbeitgeber der Region, von den 310 Mitarbeitern sind jedoch 180 körperlich eingeschränkt, psychisch krank oder geistig behindert. Acht-Stunden-Tage schafft kaum jemand, dennoch wird für jeden ein Arbeitsplatz gesucht und gefunden.

Im Betrieb wächst der Umsatz seit 2009 durchschnittlich um fünf Prozent. Im Jahr 2017 betrug er ungefähr 20 Millionen Euro. Längst hat sich das Unternehmen, zu dessen Produktportfolio Joghurt, Eis, Marmeladen und Desserts zählen, außerhalb Kataloniens einen Namen gemacht. Täglich informieren sich internationale Delegationen über das Werk. Inzwischen sind es rund 40.000 Besucher pro Jahr. Zwar profitiert La Fageda auch von öffentlichen Zuschüssen und der Zusammenarbeit mit Privatunternehmen. Der Anteil dieser Subventionen liegt jedoch bei unter zehn Prozent der Gesamteinnahmen.

Ideengeber für La Fageda war der Psychologe Cristóbal Colón. Er suchte bereits vor Jahrzehnten eine sinnvolle Arbeit für die Patienten des Krankenhauses, in dem er arbeitete – und zwar außerhalb der üblichen Behinderten-Werkstätten. Nach unterschiedlichen – manchmal auch recht holprigen – Anläufen wurde das jetzige Anwesen La Fageda erworben. Dabei konzentrierte man sich zunächst auf den Verkauf von Milch. Als die Quotenregelung der EU eingeführt wurde, hätte sich dies jedoch nicht mehr gelohnt. Daher konzentrierte sich La Fageda auf die Produktion von Joghurt.

Früh stand fest, dass keiner aus Mitleid allein den Joghurt kaufen würde. Daher lag das Augenmerk schlicht darauf, den leckersten Joghurt zu produzieren. Das Geheimnis ist eigentlich simpel: Der Joghurt wird auf althergebrachte Weise hergestellt, ohne Molkepulver, Verdickungsmittel oder Farbstoffe. Die Milch stammt vom eigenen Bauernhof und fünf weiteren Höfen einer dem Projekt angeschlossenen Genossenschaft. Das Konzept „Joghurt vom Bauernhof“ ging auf und ist bis heute erfolgreich.

Gesicherter Nachschub für die Abfüllung

Entscheidend für den Erfolg war, dass La Fageda frühzeitig die Produktion und das Marketing professionalisierte. Daher gelten für die Produktion von La Fageda die gleichen Maßstäbe für Produktivität und die strengen Anforderungen an Hygiene wie in der Lebensmittelbranche üblich. Hohe Limits gelten auch bei der Abfüllanlage, die wie am Schnürchen funktionieren muss. An dieser Stelle wird der Joghurt der Abfüllmaschine zugeführt. Der Füllstand wird in einem kleinen Vorlagebehälter (Höhe etwa 700 bis 900 mm, Durchmesser 600 mm) bei der Abfüllung der verschiedenen Joghurt- und Nachtischsorten kontinuierlich gemessen. Dabei ist ein stets gleichbleibender Füllstand notwendig, damit die Abfüllmaschine nicht zum Stillstand kommt. Pro Stunde werden 12.000 Joghurtbecher in der einen Maschine abgefüllt, in zwei weiteren Maschinen werden weitere 20.000 Stück produziert.

Bis vor Kurzem gab es keine kontinuierliche Füllstandmessung. Im Betrieb waren kapazitive Sensoren für Maximal- und Minimalfüllstand installiert, die nun weiterhin als „Alarmsensoren“ eingesetzt werden. Allerdings wollte man den Abfüllprozess optimieren, daher suchte man nach einer kontinuierlichen Messung. Letztendlich empfahl ein Engineering-Unternehmen das geführte Radarmessgerät Vegaflex 81, das in vielen Branchen aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit geschätzt wird. Großer Vorteil des Vegaflex ist seine Unabhängigkeit von Temperatur, Druck und Vakuum.

Zwar gibt es keine Anhaftungen, die dem Vegaflex 81 zu schaffen machen könnten, da der Trichter im Inneren über ein Selbstreinigungssystem verfügt. Problematisch für viele Messprinzipien ist jedoch der Schaum, der entsteht, während der Joghurt den Trichter im Behälter passiert. Ein kleines Rührwerk am Boden des Joghurtsbehälters kann ebenfalls zu ungenauen Messungen führen. Der Vegaflex 81 ist besonders unempfindlich gegenüber Schaum und Anhaftungen an der Sonde. Daher kommt das Messgerät auch mit diesem „Störer“ zurecht und liefert zuverlässige Messergebnisse, so dass die Abfüllanlage sicher läuft.

Sorgt für hygienische Verhältnisse im CIP-Tanklager

An einer anderen Messstelle wurde das berührungslos messende Radarfüllstandmessgerät Vegapuls 64 eingesetzt. Die Geräte befinden sich in zwei CIP-Rücklauftanks in der Anlage. Einer von ihnen beinhaltet Wasser und Soda (dreiprozentiges Natriumcarbonat) und der andere Wasser und dreiprozentige Säure, um CIP-Reinheit sicher zu stellen. In den beiden Tanks misst der Radarsensor kontinuierlich den Füllstand des Reinigungsmittels zur Reinigung und Sterilisierung der Anlage. Zur Herausforderung wurde der Schaum, der durch das Soda sowie die ständige Umwälzung der Flüssigkeit, entsteht. Dies macht sich auch bei der Füllstandmessung bemerkbar.

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Hier profitiert die Messung im Tanklager für die Reinigungsflüssigkeit von der extrem hohen Fokussierung und großen Dynamik des Messgeräts. Der Vegapuls 64 arbeitet mit der hohen Frequenz von 80 GHz. Dadurch misst er sehr zuverlässig und unabhängig von Ablagerungen, Schaum, Einbauten oder Dichteschwankungen. Die frontbündig gekapselte Antenne ist optimal zu reinigen und unempfindlich gegen die extremen Bedingungen der SIP- und CIP-Prozesse, wie hohe Temperaturen und aggressive Reinigungsmittel. Zudem erfüllt der Radarsensor die hygienischen Anforderungen mit Prozessanschlüssen nach 3A und FDA spielend. Da das Antennensystem in den Prozessanschluss integriert wurde, ragt keine Antenne in den Behälter hinein. Es ist also möglich, bis dicht an den Prozessanschluss sicher zu messen. Damit lässt sich das Behältervolumen besser ausnutzen und generiert mehr Flexibilität.

Auch an dieser Messstelle wurden zuvor keine kontinuierliche Füllstandmessung, sondern lediglich kapazitive Sensoren eingesetzt, die den Minimal- und Maximalfüllstand meldeten. Diese Sensoren werden weiter als Alarmsensoren genutzt. Allerdings wollte man den Prozessablauf optimieren und auf eine zeitgemäße, kontinuierliche Füllstandmessung setzen.

Kein Problem mit Schaum

Die Tests mit dem Vegapuls 64 zeigten, dass das Messgerät keinerlei Probleme mit dem Schaum, der durch das Soda erzeugt wurde, hatte. Daher verzichtete man auch auf eine längere Probemessung und verließ sich auf die Daten von Vega. In der Produktion selbst konnten nun die Betriebszeiten erfolgreich optimiert werden, weil die Wartezeit, bis der Tank leer war, entfiel. Vor dem Einsatz der kontinuierlichen Füllstandmessung wussten die Mitarbeiter nie genau, wie viel Reinigungsflüssigkeit noch im Tank war.

Fazit: Vor allem die leichte Bedienung des Anzeige- und Bedienmoduls Plicscom überzeugte bei La Fageda. Es zeigt die Messwerte an, eignet sich aber auch für die Bedienung und Diagnose direkt am Sensor. Die einfache Menüstruktur ermöglicht eine schnelle Inbetriebnahme, u.a. auch deshalb, weil Statusmeldungen angezeigt werden. Durch die optional nachrüstbare Bluetooth-Funktion wäre auch eine drahtlose Bedienung möglich. Im Betrieb bei La Fageda ist man sowohl von der Zuverlässigkeit der Messgeräte, als auch von der unkomplizierten Zusammenarbeit mit Vega begeistert. Dank der Ausstattung und ausgeklügelten Technologie mit Lösungsmitteln können sich die Mitarbeiter von La Fageda auf ihre Hauptaufgabe konzentrieren – und zwar den leckersten Joghurt Kataloniens herzustellen.

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* Der Autor ist Produktmanager bei der Vega Grieshaber KG in Schiltach.

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