Hard Facts for Soft Drinks: Coriolis-Messung für höchste Präzision in der Getränkeerzeugung mit Endress+Hauser-Lösungen

Ergänzt wird die Installation durch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte Proline Promag H 300 am Auslauf der Mischtanks.

Nicht erst, seit der Klimawandel auch in Mitteleuropa heiße Tage zur sommerlichen Normalität gemacht hat, ist ein kühles Getränk eine willkommene Erfrischung. Obwohl sich hartnäckig der Eindruck hält, dass sich multinationale Großkonzerne diesen Markt teilen, gibt es sehr wohl auch ein hochwertiges Angebot an Erfrischungsgetränken aus heimischen Quellen.

Das Coriolis-Durchflussmessgerät Promass Q in explosionsgeschützter Hygieneausführung von Endress+Hauser im Zulauf zu den Mischtanks misst gleichzeitig Massedurchfluss, Volumenstrom, Dichte und Temperatur und kompensiert zudem mittels Multifrequenztechnologie Verfälschungen des Ergebnisses durch Lufteinschlüsse.

Johann Konrad
Automatisierungstechniker bei Starzinger und geschäftsführender Gesellschafter der Joko-Solutions GmbH

„Durch die unabhängig vom Messverfahren verwendete einheitliche Elektronik sind die Geräte von Endress+Hauser sehr einfach in die Anlagenautomatisierung einzubinden. Gemeinsam mit den Diagnosemöglichkeiten der Heartbeat-Technology bringt das zudem beträchtliche Vorteile bei der Instandhaltung.“

Für jeden Durst eine Lösung

Zu den größten Herstellern und Abfüllern von Kaltgetränken gehört die Starzinger GmbH & Co KG mit Sitz in Frankenmarkt (OÖ). Dessen Gründer Josef Starzinger legte 1906 mit der Abfüllung von Getränken den Grundstein für das aktuell in fünfter Generation eigentümergeführte Familienunternehmen. Dieses erzeugt rund 300 verschiedene Produkte für Eigenmarken oder für die Eigenmarken großer Einzelhandelsketten. Dazu kommt das Co-Packing für namhafte Markeninhaber wie eine bekannte österreichische Brauerei oder einen führenden Anbieter von Energydrinks. Dieses beschränkt sich nicht immer auf die Abfüllung, sondern umfasst meist die gesamte Herstellung nach kundenseitig beigestellten Rezepturen. Zudem bietet Starzinger mit eigener Werbeagentur mit kundenspezifischer Verpackungsgestaltung und Marketing den Kunden einen Full Service vom Geschmack bis zum Etikett.

Zentrales Element der Getränkeerzeugung ist reines Wasser aus unternehmenseigenen Brunnen. Dazu gehören vier hochwertige Mineralwasserquellen am Hauptstandort, in Deutschkreuz (Burgenland) und in Bad Radkersburg (Steiermark). Aus den unternehmenseigenen Trinkwasserbrunnen entstehen neben alkoholfreien, karbonisierten Erfrischungsgetränken auch verschiedene Near Water-Ranges, Energy Drinks und ein breites Biersortiment aus hauseigenen Brauereien. „Mit den Eigenmarken Frankenmarkter Mineralwasser, Juvina und Long Life, Frankenmarkter Limonaden und Schartner Bombe sowie Bräu am Berg haben wir als Vollsortimenter bei Erfrischungsgetränken für jeden Durst eine Lösung“, bestätigt Victor Starzinger, operativer Geschäftsführer bei Starzinger. „Zudem beherrschen wir dank modernstem Equipment die wirtschaftliche Mischung und Abfüllung sowohl recht kleiner als auch sehr großer Lose in Glas- und PET-Flaschen sowie Aluminiumdosen.“

In Mischtanks mit bis zu 60.000 Liter Fassungsvermögen werden aus fünf bis zehn flüssigen und rieselfähigen Komponenten die Flüssigkeiten ausgemischt, aus denen später durch Zugabe von Wasser die finalen Getränke entstehen.

Johannes Hauser
Betriebsleiter bei Starzinger

„Durch die Messung mit dem Promass Q können wir beim Chargenwechsel die präzise Einhaltung der Rezepturen gewährleisten, eine Verwässerung der Produkte vermeiden und zugleich den Wasserverbrauch minimieren.“

Upgrade für die perfekte Mischung

Um seine ökonomische und ökologische Spitzenposition als von der Leitbetriebe-Austria-Gesellschaft zertifiziertes, nachhaltig wirtschaftendes Unternehmen auch in der Zukunft abzusichern, investiert Frankenmarkter laufend in die Modernisierung der Produktionsanlagen. So wird bereits heute an allen Standorten ausschließlich Ökostrom aus eigenen Photovoltaikanlagen sowie Wasser- und Biomassekraftwerken genutzt und Prozesswärme aus der Produktion als Wärmequelle für die Beheizung der Lagerflächen und des Verwaltungsgebäudes verwendet.

Zu den aktuellen Modernisierungsprojekten gehören ein neu gebautes Logistikzentrum am Hauptstandort und eine neue Siruperzeugung. Um die Produktion auch während des Umbaues nicht unterbrechen zu müssen, erfolgt der Umbau in zwei Bauabschnitten. Die erste davon ging im Frühjahr 2024 – noch parallel zum Altbestand – in den Teilbetrieb. „Im sogenannten Saftraum werden mittels der im Prozessleitsystem hinterlegten Rezepturen vollautomatisch aus fünf bis zehn flüssigen oder rieselfähigen Komponenten die Flüssigkeiten ausgemischt, aus denen später durch Zugabe von Wasser die finalen Getränke entstehen“, erläutert Johannes Hauser, Betriebsleiter bei Starzinger. „Dabei ist nicht nur die exakte Dosierung der Ingredienzien wichtig, auch Einflüsse aus vorherigen Chargen oder der Reinigung von Behältern und Rohrleitungen müssen zuverlässig ausgeschlossen werden können.“

So setzte Starzinger beim Behälter- und Rohrleitungsbau und den Hauptkomponenten wie Mischern und Ventilen auf bewährte Komponenten führender Hersteller. Die Neugestaltung des Saftraumes erfolgte gemeinsam mit dem langjährigen Anlagenbau-Partner AIM Solutions. Gleiches gilt für die Software für das Prozessleitsystem und für die Messtechnik. Dafür fungierte die Joko-Solutions GmbH Mechatronik & Elektrotechnik als Implementierungspartner.

Im erneuerten Saftraum produziert Starzinger die Sirupe als Ausgangsprodukte für Erfrischungsgetränke.

Karl Hermann
technischer Leiter bei Starzinger

„Wir haben die Prozessinstrumentierung bereits vor einiger Zeit sukzessive komplett auf Endress+Hauser umgestellt. Nur dieser Hersteller ist in der Lage, die gesamte von uns benötigte Bandbreite zertifizierter Geräte aus einer Hand zu liefern.“

Vielfältige Prozessinstrumentierung

Für die präzise Einhaltung der Rezepturen und der Reinheitsvorgaben sorgen exakte Messungen. Diese finden mit verschiedenen Verfahren kontinuierlich an vielen Stellen des Prozesses statt, sowohl in den Zufuhrwegen aller Zutaten als auch an den Entnahmestellen des fertigen Sirups. Die Messgeräte müssen beim jahrelangen Einsatz ohne nennenswerte Wartung über die gesamte Einsatzdauer die geforderte Messgenauigkeit bieten. „Wir haben die Prozessinstrumentierung bereits vor einiger Zeit sukzessive komplett auf Endress+Hauser umgestellt“, berichtet Karl Hermann, technischer Leiter bei Starzinger. „Nur dieser Hersteller ist in der Lage, die gesamte von uns benötigte Bandbreite zertifizierter Geräte aus einer Hand zu liefern.“

„Durch die unabhängig vom Messverfahren verwendete einheitliche Elektronik sind die Geräte von Endress+Hauser sehr einfach in die Anlagenautomatisierung einzubinden“, ergänzt Johann Konrad. Der Starzinger-Automatisierungstechniker ist zugleich geschäftsführender Gesellschafter von Joko-Solutions. Er hat die Gesamtlösung und Softwareintegration geschaffen und dabei rund 150 Produkte von Endress+Hauser verbaut. „Gemeinsam mit den Diagnosemöglichkeiten der Heartbeat-Technology bringt das zudem beträchtliche Vorteile bei der Instandhaltung.“

Zu den rund 150 Produkten von Endress+Hauser in der Sirupproduktion zählen unter anderem auch zahlreiche Durchflussschalter Flowphant T DTT35, induktive Leitfähigkeitssensoren Indumax CLS54D und Temperaturmessstellen.

Anwender: Starzinger

Das in fünfter Generation eigentümergeführte österreichische Familienunternehmen Starzinger GmbH & Co KG ist einer der größten Produzenten von alkoholfreien Getränken und international tätiger Getränkeabfüller mit über Tausend Kunden in aller Welt. 250 Mitarbeiter füllen an vier österreichischen Standorten mit drei PET-Abfüllanlagen, drei Glas-Abfüllanlagen und vier Dosenanlagen ca. 200.000 Einheiten pro Stunde ab.

Starzinger GmbH & Co KG
Bahnhofstraße 1
4890 Frankenmarkt
http://www.starzinger.com

Präzise Mischung durch exakte Messungen

Zur Bestimmung der Masse in den Mischtanks wurden diese in der Vergangenheit auf Wiegezellen montiert. Da die neuen Mischbehälter das zwei- bis sechsfache Fassungsvermögen der früheren aufweisen und bis zu 60.000 Liter fassen, wäre das Verfahren sehr teuer und nicht hinreichend genau. Ein deutlich präziseres und darüber hinaus differenziertes Messergebnis bietet das Coriolis-Durchflussmessgerät Promass Q von Endress+Hauser im Zulauf zu den Mischtanks. Es bietet eine Multi-Einheiten-Messung unter Berücksichtigung von mehr Faktoren als nur der Masse. „Promass-Durchflussmessgeräte nutzen den Coriolis-Effekt; dieser tritt immer dann auf, wenn sich gerade und drehende Bewegungen in einem System überlagern“, erläutert Emanuel Dörfler, Vertriebsingenieur bei Endress+Hauser. „Promass Q kann gleichzeitig Massedurchfluss, Volumenstrom, Dichte und Temperatur messen und zudem mittels Multifrequenztechnologie Verfälschungen des Ergebnisses durch Lufteinschlüsse kompensieren.“

Die Einbindung vieler Instrumente von Endress+Hauser in die Gesamtautomatisierung erfolgt über 1-/2-Kanal-Messumformer Liquiline CM442.

Messabweichungen ausschließen

Promass Q kombiniert die Messung des Volumens, das sich ja durch Prozessparameter wie der Temperatur ändert, und der Masse, die davon unabhängig konstant bleibt, sowie der Temperatur. Das ermöglicht Rückschlüsse auf Unter- oder Überdosierungen einzelner Komponenten sowie auf Verunreinigungen durch eingebrachte Fremdsubstanzen. Zu diesen gehört auch ein Luft- bzw. Gaseinschluss im Fluid. Blasenbildung ist nicht nur in der Sirupproduktion unerwünscht, sie ist auch eine häufige Ursache für Messfehler und lässt sich mit herkömmlichen Coriolis-Durchflussmessgeräten nicht ausschließen. Als weltweit einziges Gerät nutzt Promass Q zur Masse- und Volumenbestimmung die patentierte Mehrfrequenztechnologie (MFT). Dabei schwingen die Coriolis-Messrohre in zwei sich überlagernden Resonanzfrequenzbändern. Dadurch kann es die durch Gasblasen entstehenden Fehler aufdecken und kompensieren.

Dass das Gerät Dichteänderungen erkennt, macht die Phasentrennung transparent und liefert einen deutlichen Hinweis auf den optimalen Umschaltpunkt bei Rezepturwechseln. „Wenn eine Sirup-Charge fertig produziert ist, drückt die Anlage mit Wasser nach, um für klare Bedingungen für die nächste Charge zu sorgen“, erläutert Johannes Hauser. „Durch die Messung der Dichteänderung mit dem Promass Q können wir beim Chargenwechsel die präzise Einhaltung der Rezepturen gewährleisten, eine Verwässerung der Produkte vermeiden und zugleich den Wasserverbrauch minimieren.“

Hygienisch, explosionsgeschützt und kommunikativ

Mit differenzierter Protokollierung aller Messergebnisse macht Promass Q alle überwachten Prozesse im Detail nachvollziehbar. Diese Informationen dienen in erster Linie der Erfüllung der strengen Nachweispflichten, die mit der zertifizierten Lebensmittelproduktion verbunden sind. Die Daten liefern die Promass Q über das Profibus-Netzwerk ab. Dazu wurde ein Segmentkoppler integriert. Weil auch hochprozentiger Alkohol Bestandteil mancher Mischgetränke ist, sind beide Geräte explosionsgeschützt ausgeführt. Die sieben Promass Q im Zulauf der Mischtanks des ersten Bauabschnitts des neuen Saftraumes bei Starzinger werden ergänzt durch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte Promag H 300 in Hygieneausführung mit EHEDG und 3-A Zulassung am Auslauf.

Getränkeproduktion auf der Höhe der Zeit

Auch sonst ist die Prozessinstrumentierung vielfältig. Sie enthält zahlreiche Durchflussschalter Flowphant T DTT35, Drucktransmitter Deltapilot FMB50 mit Contite-Messzelle zur hydrostatischen Füllstandmessung in Flüssigkeiten und pastösen Messstoffen, Vibronik-Grenzstanddetektoren Liquiphant FTL33, 80 GHz Füllstand-Radarsensoren Micropilot FMR63B, digitale Induktive Leitfähigkeitssensoren Indumax CLS54D für die Flüssigkeitsanalyse und digitale Thermometer iTherm TM411.

Die Einbindung der Instrumente von Endress+Hauser in die Gesamtautomatisierung erfolgt überwiegend über die integrierten Prozesstransmitter, die Steuereinheit RMA42 und 1-/2-Kanal-Messumformer Liquiline CM442. Die Prozessanalyse-Sensoren sind mit hermetisch vergossener Memosens-Elektronik ausgestattet. Da die Messwerte im Sensor digitalisiert und kontaktlos zum Messumformer transferiert werden, können Feuchtigkeit oder Korrosion nicht den Messwert verfälschen. Zusätzlich lassen sich die digitalen Sensoren mit Memosens-Technologie einfach austauschen, weil die Kalibrier-, Sensor- und Prozessdaten im Kopf gespeichert sind. „Nach der Erneuerung der Siruperzeugung im neuen Saftraum ist unsere Getränkeproduktion insgesamt auf modernstem Stand und kann weltweit in der Oberliga mitspielen“, freut sich Johannes Hauser. „Mit dem einzigartigen Promass Q von Endress+Hauser können wir die exakte Dosierung der Ingredienzien gewährleisten und nachweisen und unerwünschte Einflüsse zuverlässig ausschließen.“