anwenderreportage

Sprühende Zuverlässigkeit

Jede Hausfrau weiß: Zucker ist klebrig. In einer Zuckerfabrik können Medien wie Melasse oder Flüssigzucker in Vibrationsgrenzschaltern zu Ansatz- oder Brückenbildung führen und so eine zuverlässige Messung verhindern. Abhilfe bringt der Sprühflansch von Endress+Hauser, dank dem der Liquiphant FTL50 selbst in stark anhaftenden und ansatzbildenden Medien zuverlässig Grenzstand und Dichte detektiert. In Zuckerfabriken der Nordzucker AG wird diese Art der Dichtemessung daher jetzt mit Erfolg auch in Melasse genutzt.

Die Dichtemessstelle lässt sich ohne aufwändige Bypasslösungen direkt in die Prozessleitung oder den Prozessbehälter integrieren.

Die Dichtemessstelle lässt sich ohne aufwändige Bypasslösungen direkt in die Prozessleitung oder den Prozessbehälter integrieren.

Infos zum Anwender

Nordzucker

Die Nordzucker AG produziert seit 1838 Zucker. Mit rund 3300 Mitarbeitern an 18 europäischen Standorten versorgt Europas zweitgrößter Zuckerhersteller Lebensmittelindustrie, Handel und Verbraucher mit Produkten hoher Qualität. Mit fünf deutschen Werken in Sachsen-Anhalt und Niedersachsen sowie Zuckerfabriken in Dänemark, Finnland, Litauen, Polen, Schweden und der Slowakei ist Nordzucker europaweit aufgestellt.

www.nordzucker.com

Im 1865 erbauten und 2003 wurde übernommenen Werk Nordstemmen produziert die Nordzucker AG neben Raffinade und Staubzucker für den Haushaltsbereich auch Grundsorte, Sandzucker und einige andere Sonderspezifikationen für die Verarbeitung. Seit 2001 wird auf dem Gelände der Zuckerfabrik in einem Flüssigzuckerwerk im Vierschicht-Betrieb ganzjährig verschiedene Sorten Flüssigzucker, Mischungen mit flüssigen und kristallinen Komponenten, Fondant, Fruktose-, und Bienenfuttersirup sowie Bienenfutterteig produziert.

Wesentlich ist eine zuverlässige Dichtemessung der Melasse. Dieser honigähnliche, dunkelbraune Zuckersirup entsteht als Nebenerzeugnis bei der Zuckerherstellung aus Zuckerrüben, Zuckerrohr und Zuckerhirse. Die Melasse fällt nach der Zentrifuge als Restprodukt an und wird meist als Beimengung mit den ausgelaugten und getrockneten Rübenschnitzeln zu Viehfutter verarbeitet. Der durchaus nennenswerte Saccharosegehalt der Melasse wird durch Beimischung von Kondensat, das im Zuckerprozess aus dem Koch- und Verdampfprozess anfällt, über die Dichte eingestellt. Der Dichtewert korreliert mit dem Zuckergehalt in einem direkten Zusammenhang, der in einer dreidimensionalen Saccharose-Dichte-Temperaturkurve beschrieben wird. Diese Kurve ist im Dichterechner hinterlegt, so kann als Arbeitswert der Saccharosegehalt kontinuierlich bestimmt und in Brix ausgegeben werden. In der beschriebenen Anwendung schwankt der Wert zwischen 78 und 80 Brix bei 70-80°C Prozesstemperatur.

Die wirtschaftliche und wartungsfreie Lösung zur Dichtebestimmung besteht aus Grenzstandsensor, Sprühflansch und Temperatursonde.

Die wirtschaftliche und wartungsfreie Lösung zur Dichtebestimmung besteht aus Grenzstandsensor, Sprühflansch und Temperatursonde.

Dichte dämpft

Der Liquiphant ist als zuverlässiger Grenzschalter in Flüssigkeiten bekannt und kann noch mehr. Statt nur den Grenzstand zu detektieren, kann zusätzlich die Schwingfrequenz des Liquiphanten ausgewertet und so ein Rückschluss auf die Dichte des umgebenden Mediums gezogen werden. Ermöglicht wird diese Auswertung durch eine spezielle Elektronik-Variante im Sensor sowie einem an den der Sensor angeschlossenen Dichterechner. Je nach Dichte des Mediums wird die Frequenz der Schwinggabel stärker oder weniger stark gedämpft. Bei hoher Dichte ist die Dämpfung deutlich ausgeprägter. Genau diese Abhängigkeit liegt der Dichtemessung mittels Vibronik zugrunde. Der Liquiphant M ist eines der erfolgreichsten Produkte von Endress+Hauser. Das in diesem millionenfach bewährten Vibrationsgrenzschalter für Flüssigkeiten angewendete Messprinzip Vibronik hat jedoch auch Grenzen.

Die Dichtemeßstelle ermöglicht eine kontinuierliche Produktionskontrolle und Kosteneinsparungen durch automatisierte Abläufe.

Die Dichtemeßstelle ermöglicht eine kontinuierliche Produktionskontrolle und Kosteneinsparungen durch automatisierte Abläufe.

Einsatz in klebriger Masse

Beim Einsatz des Liquiphanten in der Melasse als klebrigem, dickflüssigem Medium würde die Schwinggabel durch einen dicken Ansatz nach einiger Zeit verkleben. Das kann beim Liquiphanten als Grenzschalter zu Fehlschaltungen führen. Beim Einsatz als Dichte-Messgerät würde eine deutliche Dichteabweichung detektiert werden, da der Ansatz an der Gabel die Schwingfrequenz deutlich dämpft. Die Dichteauswertung würde daher fälschlicherweise auf ein Medium mit sehr hoher Dichte schließen. Mit dem Sprühflansch hat Endress+Hauser nun ein hervorragend geeignetes Mittel, um auch in diesen ansatzbildenden und anhaftenden Medien den Grenzstand und/oder die Dichte sicher und zuverlässig zu detektieren: Der Sprühflansch, der in regelmäßigen Abständen die Schwinggabel von Ansätzen und Verschmutzungen befreit, kann individuell eingestellt werden, sodass je nach Intensität der Anhaftungen entsprechend gereinigt werden kann. So ist nun eine Dichte- bzw. Konzentrationsbestimmung mit dem bewährten Schwinggabel-Prinzip selbst in Flüssigzucker und Melasse möglich.

Laut Jörg Volze, EMSR-Meister im Flüssigzucker-Werk Nordstemmen von Nordzucker läuft die Messung sehr gut. Der einzige manuelle Vorgang ist nun eine regelmäßige Überprüfung des Liquiphanten auf einen harten, eiweißhaltigen Belag. Künftig soll auch diese durch Dosieren eines geeigneten Reinigungsmittels weiter automatisiert werden.

Der Sprühflansch ermöglicht dem Liquiphant die Detektion selbst in stark anhaftenden und ansatzbildenden Medien wie Melasse und Flüssigzucker.

Der Sprühflansch ermöglicht dem Liquiphant die Detektion selbst in stark anhaftenden und ansatzbildenden Medien wie Melasse und Flüssigzucker.

Vorteile im Prozess

Für Nordzucker hat die automatisierte Reinigung der Dichtemeßstelle mehrere Vorteile. Das regelmäßige Reinigen schont – vor allem auch beim Einsatz in aggressiven Medien – Schwinggabel, Dichtung und Prozessanschluss. Wartungsintervalle können so verlängert bzw. hinausgezögert werden. Die Messstelle samt Dichterechner und Sprühflansch amortisiert sich nach kurzer Zeit. Neben dem minimierten Reinigungsaufwand entfällt die manuelle Messung völlig und die Wartungszeiten verkürzen sich. Darüber hinaus stellt die kontinuierliche, zuverlässige Dichtemessung die Produktionsqualität auf höchstem Niveau sicher. Nach Aussage der Betreiber läuft die Messung seit dem Einbau mit dem Reinigungsflansch absolut störungsfrei.

Der Dichterechner FML621 gibt zur kontinuierlichen Produktionskontrolle den Saccharosegehalt in Brix an. Das erleichtert den Mitarbeitern die Beurteilung der Messergebnisse.
Bildquelle: Endress+Hauser

Der Dichterechner FML621 gibt zur kontinuierlichen Produktionskontrolle den Saccharosegehalt in Brix an. Das erleichtert den Mitarbeitern die Beurteilung der Messergebnisse. Bildquelle: Endress+Hauser

Messstelle inline und EHEDG-zertifiziert

Mit dem EHEDG-zertifizierten Liquiphant M lässt sich die Dichte selbst im hygienisch sensiblen Prozessumfeld der Lebensmittelindustrie inline im Tank und in der Prozessleitung messen. Dabei kann auf Bypasslösungen verzichtet werden. Über eine breite Palette von Prozessanschlüssen können Anwender die Liquiphant M-Geräte direkt in den Prozesskreislauf integrieren. Da die Dichtemessung automatisiert erfolgt, ergibt sich für den Anlagenbetreiber ein Vorteil durch die zeitnahe Steuerung.

Generell ist der Dichtemesswert eines Mediums temperaturabhängig. Für genaue Dichteangaben ist daher eine Temperaturmessung mit einzubinden. Eine komplette Dichtemeßstelle besteht daher aus dem Sensor Liquiphant M FTL50 mit der Elektronik FEL50D, dem Dichterechner FML621 und einem Temperatursensor oder der Einbindung einer bereits vorhandenen Temperaturmessung. Druckschwankungen über 6 bar sollten auch gemessen und im Dichterechner erfasst werden, um die hohe Genauigkeit von ± 0,005 g/cm³ und eine Reproduzierbarkeit von ± 0,0007 g/cm³ zu gewährleisten. Die Dichtemessung bzw. Konzentrationsbestimmung wie in der Anwendung von Nordzucker arbeitet über empirisch ermittelte 2D/3D-Konzentrationstabellen oder einen Formeleditor. Die Umrechnung der Dichte- oder Konzentrationsmesswerte in branchenspezifische Sondereinheiten wie °API, °Baumé und °Brix erleichtert dabei den Mitarbeitern vor Ort die Beurteilung der Messergebnisse.

Medienerkennung als Bei-Produkt

Mit dem Dichterechner ist auch eine automatische Medienerkennung möglich. Diese unterscheidet zwischen zwei oder mehreren Stoffen mit unterschiedlichen Dichte- bzw. Konzentrationskurven und meldet das Vorhandensein eines dieser Stoffe über einen Relaiskontakt oder zeigt den Stoffnamen direkt auf dem Gerätedisplay an. Dies birgt große Potenziale bei der exakten Steuerung der Prozessabläufe.

Nordzucker hat mit der Dichtemessstelle in Kombination mit der eingebauten Reinigung für die Anwendung in Melasse ein zuverlässiges, hygienisches und vor allem beinahe wartungsfreies Messsystem gefunden. Durch die Einsparung der manuellen Messungen und den geringen Reinigungsaufwand bildet das System eine wirtschaftliche Lösung, die sich zur Nutzung in verschiedensten Bereichen der Lebensmittelindustrie anbietet.

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