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Druckmessung Vielseitige und robuste Drucksensoren für hygienesensible Prozesse

| Autor / Redakteur: Natalie Waldecker* / Dr. Jörg Kempf

Es gibt Messstellen, die haben es einfach in sich: Über Jahre versucht man stabile Werte zu erhalten, aber immer wieder kommt es zu Ausfällen oder nicht plausiblen Ergebnissen. Genau so eine Situation lag bei einem Lebensmittelhersteller für die Druckmessung in einer Emulsionsleitung nach einer Hochdruckpumpe vor. Lesen Sie, warum Pumpenausfälle hier ab sofort der Vergangenheit angehören.

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Alle Schaltzustände des Vegabar 38 sind visuell dank Rundum-Statusanzeige aus jeder Richtung erfassbar. Die Farbe des Leuchtrings bleibt selbst bei Tageslicht gut erkennbar, auch weil sie aus über 256 Farben frei wählbar ist. Auf den ersten Blick wird damit erkennbar, ob der Messvorgang läuft, der Sensor schaltet oder womöglich eine Störung vorliegt.
Alle Schaltzustände des Vegabar 38 sind visuell dank Rundum-Statusanzeige aus jeder Richtung erfassbar. Die Farbe des Leuchtrings bleibt selbst bei Tageslicht gut erkennbar, auch weil sie aus über 256 Farben frei wählbar ist. Auf den ersten Blick wird damit erkennbar, ob der Messvorgang läuft, der Sensor schaltet oder womöglich eine Störung vorliegt.
(Bild: Vega; © Tim UR, © interpas - stock.adobe.com)

Löffelbarer Cappuccino-Schaum, fluffige Sahnetorten und butterige Suppen – wenn Geschmacksknospen im Gaumen explodieren, liegt das nicht allein am Aroma, sondern häufig an der Konsistenz eines Produkts. Erst spezielle funktionelle Inhaltsstoffe sorgen für köstlichen Geschmack, Textur und sensorische Perfektion in Lebensmitteln und Getränken. Spezialist für solche Geschmackserlebnisse ist das niederländische Unternehmen Kievit, das zum FrieslandCampina-Konzern gehört.

„Wir entwickeln gemeinsam mit unseren Kunden Zutaten für die Getränke- und Lebensmittelindustrie, wie schäumende Sahnemittel, Kaffee- und Kakaomischungen, Fettpulver, Aufschlagmittel, funktionelle Mischungen, Mikroverkapselungen und Kuchenemulgatoren“, erklärt Ger van den Berg, verantwortlich für die Arbeitsvorbereitung und -planung am Kievit-Standort Meppel.

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Dabei werden Technologien wie Emulgieren, Sprühtrocknen, Mikroverkapselung und Agglomeration eingesetzt, um Flüssigkeiten in Pulver umzuwandeln oder Produkte mit bestimmten Eigenschaften zu versehen. Speziell für die Belüftung und Stabilisierung von Backwaren wurden Kuchenemulgatoren auf Pflanzenölbasis entwickelt. Diese sorgen für eine perfekte, gleichmäßige Luftblasenverteilung, die der Mischung Höhe und Volumen verleiht. Dieses Verfahren ist im Übrigen nicht nur eine Frage des Geschmacks, sondern auch der Kosten: Kuchenemulgatoren erlauben häufig einen einstufigen Prozess, sodass die Produktionszeit verkürzt und Kosten gespart werden können.

Sorglos-Sensoren für Druck, Grenz- und Füllstand

Seit etwa 15 Jahren verlässt sich FrieslandCampina Kievit bei Fragen rund um die Druck- und Füllstandmessung auf die Messtechnik-Spezialisten von Vega. Aktuell kommen verschiedenste Sensoren „made in Schiltach“ zum Einsatz. Van den Berg schätzt vor allem die Zuverlässigkeit: „Im Laufe der Jahre bekommt man einfach ein Gefühl dafür, ob ein Gerät gut funktioniert oder nicht. Ich weiß, dass es mit Vega-Sensoren keinen Grund zur Sorge gibt.“

Beispielsweise befindet sich seit 2006 ein Radarsensor in einem Rohstoffsilo. Damals stand nur der Vegapuls 68 auf 26 GHz-Basis zur Verfügung. Da die Dielektrizitätszahl (Dk-Wert) des Rohstoffes in diesem Fall sehr niedrig ist, waren jedoch genaue Messwerte immer eine Herausforderung. Als der Vegapuls 69 auf 80 GHz-Basis auf den Markt kam, zögerte van den Bergs Team daher nicht lange und wechselte auf den Radarsensor mit der höheren Frequenz – mit Aha-Erlebnis: denn die Messunsicherheiten waren auf einen Schlag behoben.

Seit 2011 sind zudem der Vegapuls 61, ein ebenfalls berührungslos messendes Radarmessgerät in der Abwasserbehandlung, aber auch verschiedene Grenzstandschalter, wie der Vegacap, Vegaswing oder Vegavib, im Einsatz. Zudem wachen zahlreiche Druckmessgeräte von Vega über die Produktion, etwa in der Lagerung von Fetten oder zur Filterüberwachung.

Rechtzeitig eingreifen – bevor der Filter streikt

Eine Messstelle stand bei Ger van den Berg und seinem Team seit vielen Jahren als Sorgenkind immer wieder unter Beobachtung: In diesem Anlagenteil wird eine spezielle Emulsion überwacht. Die dort herrschenden Prozessbedingungen sind typisch für Lebensmittelproduktionen. Es ist warm – die Temperatur des eingesetzten Wassers liegt bei 85 °C – und Vibrationen sowie Druckstöße sind an der Tagesordnung. Generell liegen die Drücke in den Leitungen zwischen -1 und 8 bar. Sobald die Emulsion eine bestimmte Temperatur erreicht, wird sie mit einer Hochdruckpumpe weiter gepumpt. In diesem Kreislauf muss ein konstanter Druck vorhanden sein, um die Hochdruckpumpe zu speisen. Nach der Pumpe wurde daher eine Druckmessung installiert, um frühzeitig eine Verschmutzung des Filters zu erkennen.

„In der Vergangenheit kamen hier Druckmessgeräte eines anderen Herstellers zum Einsatz, die jedoch aufgrund einer geringen Lebensdauer immer wieder Probleme bereiteten“, erklärt van den Berg. Auch andere Messprinzipien, wie Durchflussmessungen, funktionierten nicht richtig. Zum einen bereitete das Eindringen von Feuchtigkeit Probleme, zum anderen kam es auch zu Ausfällen an der Membran.

„Die zuverlässige Druckmessung ist jedoch für den Gesamtprozess notwendig, da dies die einzige Möglichkeit ist, die Verschmutzung des Filters zu überwachen, was wiederum für das einwandfreie Funktionieren der Pumpe entscheidend ist“, so van den Berg.

Noch vor der offiziellen Marktvorstellung im August 2019 wurde der neue Vegabar 38 installiert. Dabei handelt es sich um einen universell einsetzbaren Druckmessumformer mit keramischer Messzelle zur Messung von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten bis 130 °C. Mit diesem sehr kompakten Sensor ist eine einfache und gleichzeitig hocheffiziente Automatisierung möglich. Vor allem gibt es keine Abstriche hinsichtlich Sicherheit, Hygiene oder Genauigkeit, also genau den Anforderungen, die in der Lebensmittelproduktion entscheidend sind.

Ein Plus an Betriebssicherheit

Der Universalanschluss für Hygieneadapter an der neuen Sensorserie reduziert den Installationsaufwand. Die Prozessanschlüsse lassen sich nach Bedarf auswählen und den Anforderungen vor Ort anpassen. Zudem verfügt der Sensor über ein Display mit Vor-Ort-Bedienung und – als besonderen Clou – über eine farbige Rundum-Statusanzeige. Dies hat nicht nur optische Gründe: Da die Farbe des Leuchtrings frei wählbar ist, kann diese auch an ungünstige Lichtbedingungen angepasst werden. Auf diese Weise lässt sich auf einen Blick erkennen, ob der Messvorgang läuft, ob der Sensor schaltet oder ob womöglich eine Störung im Prozess vorliegt.

Für die universelle und gleichzeitig besonders einfache Kommunikation sorgt das Standardprotokoll IO-Link, was einen nahtlosen Datentransfer und die einfache Integration in die Anlage ermöglicht.

Darüber hinaus lässt sich die neue Messgeräte-Serie komfortabel mit Smartphone oder Tablet auslesen und konfigurieren. Gerade in Umgebungen mit vielen Rohrleitungen und verschachtelten Produktionen, in denen der Zugang mit hohem Aufwand verbunden ist, werden dadurch Bedienung und Handling maßgeblich erleichtert. Ein Aspekt, den van den Berg gerade im Alltag sehr schätzt.

Leichte und sichere Inbetriebnahme

Da es sich quasi um eine Art Piloteinsatz handelte, stand dem Kunden bei der Installation noch das Vega-Team zur Seite. „In Zukunft übernehmen wir das jedoch selbst. Die Installation und Inbetriebnahme ist dank der Software Pactware ganz einfach“, weiß van den Berg und nennt einen weiteren Pluspunkt: „Außerdem gefällt mir die Farbe. Das Auge will schließlich auch etwas davon haben“, schmunzelt er.

Seit ihrem Einsatz funktionieren die Drucksensoren reibungslos, die Filterverschmutzung wurde auf ein Minimum reduziert. Der Sensor meldet jeden Druckanstieg rechtzeitig, sodass der Filter gereinigt, auf diese Weise für einen ausreichenden Durchfluss gesorgt und dadurch die Pumpe geschützt werden kann. Dass sie allen Widrigkeiten im Betrieb standhalten, verdanken die Messgeräte vor allem der patentierten keramischen Certec-Messzelle. Deren robuste sowie überlastfähige Keramikmembran ist extrem widerstandsfähig gegen hohe Drücke sowie Druckstöße.

Und selbst wenn es doch mal ein Problem geben sollte: van den Berg weiß, dass er sich auf Vega verlassen kann. „Sobald ich eine Frage hatte, wurde mir immer sofort geholfen – sowohl bei den Druckmessumformern als auch bei den Silomessungen.“ Er erinnert sich an sehr leichtes Pulver eines Rohstoffes mit einem niedrigen Dk-Wert, das schwer zu detektieren war. „Wir haben gemeinsam mit dem Kundenbetreuer von Vega sehr lange daran gearbeitet, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Dass wir damals diese Messung zum Laufen gebracht haben, hat für eine große Vertrauensbasis bei uns gesorgt“, so van den Berg abschließend.

* Die Autorin ist Produktmanagerin bei der Vega Grieshaber KG, Schiltach.

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