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Wie man die Herausforderungen der Durchflussmessung im Lebensmittel- und Getränkebereich bewältigt

Maßnahmen fließen in beide Richtungen

Hersteller in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie haben zwei Hauptprioritäten: Produktqualität und Hygiene. Für diejenigen, die mit unterschiedlichen Flüssigkeiten arbeiten, von Fruchtsaft über Milch, Schokolade bis hin zu Bier, gibt es viele Herausforderungen bei der Messung des Durchflusses bei gleichzeitiger Minimierung des Abfall- und Energieverbrauchs.

Mark Lilley, Field Segment Manager, Hygiene - Food & Beverage bei Bürkert, erläutert, wie die neueste Technologie in der Durchflussmessung diese Herausforderungen bewältigen und zusätzliche Vorteile bringen kann.

Die Durchflussmessung ist ein wesentlicher Bestandteil der Lebensmittel- und Getränkeherstellung. Vom Befüllen von Behältern über das Messen von Zutaten bis hin zur Steuerung von Reinigungsprozessen erfüllt der Durchflussmesser viele Aufgaben. Durchflussmesser gibt es im Allgemeinen in vielen Formen und Größen. Für Anwendungen im Lebensmittel- und Getränkebereich sind jedoch nur wenige geeignet, um sicherzustellen, dass Hygienestandards und Präzision eingehalten werden.

Optimierte Hygiene

Clean-in-Place-Verfahren (CIP) verwenden häufig demineralisiertes Wasser sowie teure Chemikalien, um Kalk, Bakterien und Ablagerungen aus Prozessbehältern und Rohrleitungen zu entfernen. Die Verwendung eines Durchflussmessers, der sich für diese Anwendung auf die Leitfähigkeitseigenschaften von Wasser stützt, wie z. B. ein Magnetometer, kann jedoch unzuverlässig sein, da Anwendungen mit entionisiertem Wasser oder mitgerissenen Blasen keine zuverlässigen Messergebnisse liefern.

Eine Lösung für diese Probleme besteht in der Installation eines Coriolis-Durchflussmessers. Aufgrund der Kosten für diesen Typ von Durchflussmesser ist dies jedoch ein unwahrscheinlicher Kandidat, da die Genauigkeit, die der Coriolis bietet, in dieser Anwendung nicht erforderlich ist. Darüber hinaus können große Gussgeräte als Wärmesenke fungieren und die Temperatur von einem wärmeempfindlichen Produkt wie Schokolade ableiten. Dies bedeutet, dass zusätzliche Energie aufgewendet werden muss, um sicherzustellen, dass das Produkt während des gesamten Prozesses auf der richtigen Temperatur bleibt.

Dieses Problem der Wärmeübertragung tritt auch nach einem CIP-Prozess auf, bei dem die Rohrleitungen durch das Reinigungsverfahren erwärmt werden und auf die normale Betriebstemperatur gebracht werden sollten, bevor der Herstellungsprozess fortgesetzt werden kann. Die Zeit dafür kann erheblich verlängert werden, wenn große Kühlkörper in die Rohrleitungen einbezogen werden.

Gehen Sie mit dem Fluss

In einigen Fällen möchten Anlagenbetreiber möglicherweise den Flüssigkeitsfluss in beide Richtungen messen. Viele Durchflussmesserkonstruktionen lassen dies jedoch nicht zu. Dies bedeutet, dass zwei Geräte erforderlich sind, was die Installations- und Wartungskosten erhöht. In der Tat hat fast jedes Durchflussmessgerät einige Nachteile.

Ultraschallgeräte, die den Doppler-Effekt verwenden, benötigen Partikelmaterial oder Blasen, um das Signal zu reflektieren, was sie für reine Flüssigkeiten unwirksam macht. Umgekehrt können diejenigen, die die Laufzeit zum Messen des Durchflusses verwenden, nur mit reinen Flüssigkeiten arbeiten. Eine Kombination der beiden kann verwendet werden, aber es gibt wiederum zusätzliche Kostenfolgen sowie Probleme mit verringerter Genauigkeit bei Bedingungen mit geringem Durchfluss.

Fortschrittliche Technologie

Als Reaktion auf den wachsenden Bedarf an Durchflussmessgeräten, mit denen viele dieser Mängel behoben werden können, hat Bürkert eine bahnbrechende Lösung entwickelt, bei der die Oberflächenwellen-Technologie (Surface Acoustic Wave, SAW) zum Einsatz kommt. Das physikalische Design dieses revolutionären Durchflussmesssystems bedeutet, dass keine Sensorkomponenten direkt mit der Flüssigkeit in Berührung kommen. Dies macht es ideal für hygienische Anwendungen.

Darüber hinaus kann es mit der gleichen Oberflächenbeschaffenheit wie der Rest der Rohrleitung hergestellt werden, was bedeutet, dass es in Bezug auf Hygiene, Reinigung und Durchflussbedingungen keinen Unterschied zu anderen geraden Rohrstücken gibt.

FLOWave misst den Durchfluss in beide Richtungen, nicht möglich mit Magflow. Wenn ein Prozess dem Fluss in beide Richtungen nicht standhalten kann, muss es eine Art Signal geben, das vor einem Fluss in die falsche Richtung warnt. Die Möglichkeit, in beide Richtungen zu messen, bedeutet auch, dass der Durchfluss aggregiert und der Gesamtdurchfluss berechnet werden kann.

Zusätzliche Vorteile

Durchflussmessung ist nur eine der Möglichkeiten dieses Geräts. Mit dem Dichtefaktor und dem Schalldurchlässigkeitsfaktor können erhebliche Vorteile erzielt werden, um den genauen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem eine Flüssigkeit durch eine andere ersetzt wurde oder wenn beispielsweise die Rohrleitungen verschmutzt sind.

Während eines Produktwechsels innerhalb derselben Prozesslinie oder im Rahmen des Reinigungsprozesses wird häufig ein zeitbasiertes Kontrollsystem verwendet, um sicherzustellen, dass das neue Produkt fließt und das gesamte ursprüngliche Produkt verbraucht ist.

Dies bedeutet, dass eine bestimmte Menge des neuen Produkts oder der Reinigungsflüssigkeit verschwendet wird, bevor die Produktion wieder aufgenommen wird. Eine bessere Lösung wäre die Verwendung eines Durchflussmesssystems, mit dem auch der Dichtefaktor des Fluids bestimmt und Steuersignale für den weiteren Herstellungsprozess bereitgestellt werden können. Dies würde den Abfall minimieren und sicherstellen, dass der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, bevor Lebensmittel wieder in die Rohrleitungen gelangen.

Geben Sie 8098 FLOWave ein

Der Typ 8098 verwendet die SAW-Technologie (Surface Acoustic Wave), was bedeutet, dass keine Sensorkomponenten direkt mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen. Dies macht ihn ideal für hygienische Anwendungen.

Präzisionsdaten

Tatsächlich ist die Genauigkeit von Bürkerts FLOWave so, dass der Unterschied zwischen einem kohlensäurehaltigen Standardgetränk und seiner zuckerfreien Alternative festgestellt werden kann. Dies kann in vielen verschiedenen Arten von Produktionsanlagen wie Brauereien, Molkereien, Getränkeherstellern und Süßwaren umgesetzt werden.

Der akustische Übertragungsfaktor kann so eingestellt werden, dass er beim Verschmutzen der Rohrleitungen aufhellt. An der Rohrwand können sich beispielsweise Kalkablagerungen oder sogar Produkte wie Soßen, Schokolade, Karamell oder Flüssigkäse ansammeln, die auch nach dem CIP-Prozess bestehen bleiben.

Durch das Verständnis des Verschmutzungsgrades in den Rohrleitungen kann der Anlagenbetreiber eine fundierte Entscheidung über den besten Zeitpunkt für die Verwendung eines mechanischen Rohrreinigungsverfahrens treffen. Dieses Entkalken oder Molchen kann durchgeführt werden, ohne dass der FLOWave entfernt werden muss, da sein interner Aufbau dem der restlichen Prozessleitungen entspricht.

Letztendlich kann die Implementierung von Technologie eine Reihe von Vorteilen für eine bestehende Produktionsstätte haben, insbesondere dann, wenn die Integration in die vorhandene Prozesssteuerungsinfrastruktur einfach ist. Für den Lebensmittel- und Getränkebereich tragen verbesserte Kontrollsysteme zur Verbesserung der Produktqualität und -konsistenz bei. Die Einführung von Qualitätsprüfungen und modernsten Prozesssensoren trägt wesentlich dazu bei, dieses Endziel zu erreichen.

Kirsty Anderson
Bürkert Fluid Control Systems
Tel: + 44 (0) 1285 648761 Fax: + 44 (0) 1285 648721
Web: www.burkert.co.uk
E-Mail: [Email protected]

Burkert Fluid Control Systems

Herstellung von Prozessanlagen. Einer der wenigen Hersteller, die Lösungen für den kompletten Regelkreis anbieten.

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