Inhaltsverzeichnis
1. CIP – mit Leitfähigkeitssensor bis zu 1 Million Liter Medien pro Jahr sparen
2. Containerwechsel ohne Überreste dank Lufterkennung
3. Weitere Entwicklungen und Vernetzung
Wie bleiben Lebensmittel- und Getränkeproduzenten angesichts immer individuellerer Kundenwünsche und kleinerer Losgrößen in Hochlohnländern wettbewerbsfähig? Die Antwort ist effiziente Prozessautomation. Dadurch lassen sich schließlich Zeit, Geld und Ressourcen sparen. Dass diese Effekte aber tatsächlich eintreten, setzt ein hohes Maß an Transparenz darüber voraus, was in den Anlagen passiert. Der Schlüssel dafür ist performante und robuste Sensorik – ohne sie stellt sich die gewünschte Effizienzsteigerung schlicht nicht ein. Die Schweizer Sensorexperten der Baumer Electric AG, Frauenfeld, Schweiz, arbeiten daher eng mit ihren Kunden zusammen, um für deren Probleme die passenden Lösungen zu schaffen.
Oft entstehen daraus langfristige Kooperationspartnerschaften wie etwa die mit Arla Foods, eine der weltweit größten Molkereien. Ein Geschäftsmodell, das auch bei anderen Unternehmen Früchte trägt: So hilft etwa der Leitfähigkeitssensor Combi-Lyz AFI dabei, jährlich pro Messstelle bei der Phasentrennung bis zu 1 Million Liter Medien bei der Clean-in-Place-Reinigung (CIP) einzusparen. Und mit dem neu entwickelten Füllstandsschalter Clever Level PL20 Air Trigger können Hersteller von Fruchtjoghurt den Wechsel der Container mit Fruchtzusatz präzise steuern und den Ausschuss auf ein Minimum reduzieren. Dadurch, und durch die damit verbundene Vermeidung von Stillstandzeiten erhöht sich die Gesamtanlageneffektivität.
CIP – mit Leitfähigkeitssensor bis zu 1 Million Liter Medien pro Jahr sparen
CIP erlaubt es Getränkeherstellern, Keime und Restpartikel in ihren Anlagen zu entfernen, ohne die Anlagen auseinanderbauen zu müssen. Ohne Frage ein notwendiges Vorgehen, das aber zugleich hohe Anforderungen an Prozesseffizienz stellt. Denn der Vorgang kann hohe Mengen an Ressourcen, wie Produkt, Wasser, Reinigungsmittel und Zeit verbrauchen. Während der Reinigungsprozess läuft, kann auf der Anlage nicht produziert werden. Weniger Zeit und Ressourcen bei der Reinigung aufwenden und zugleich die Hygienestandards einhalten – wie lässt sich das vereinen? Für die Lösung dieses Problems ist die Erkenntnis wichtig, dass bei CIP „mehr“ oder „länger“ nicht gleich „hygienischer“ ist.
Eine präzise Dosierung der Reinigungschemikalien und des Wassers sowie die richtige Reinigungsgeschwindigkeit liefert schließlich ein ebenso sauberes Ergebnis wie eine Überreinigung, nur eben deutlich effizienter und sicherer. So einfach diese Erkenntnis ist, so schwierig war lange die praktische Umsetzung. Denn eine präzise Phasentrennung setzt eine verlässliche Medienerkennung voraus. Ein Leitfähigkeitssensor ist hierfür die richtige Lösung. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften beim Leiten von Strom erkennt er, welche Flüssigkeit gerade durch die Anlage läuft und in welcher Konzentration. Einziges Problem: Nicht nur die Art der Flüssigkeit, sondern auch ihre Temperatur hat Einfluss auf die Leitfähigkeit.
Eine effektive Erkennungslösung erfordert daher einen Sensor, der in kürzester Zeit auf Temperaturveränderung reagiert. Mit dem Leitfähigkeitssensor Combi-Lyz AFI konnte der Sensorhersteller dieses Problem lösen. Denn neben einer zuverlässigen Medienerkennung bietet dieser Sensor zudem eine außerordentlich schnelle Temperaturkompensation. Die ohnehin schon kurze Ansprechzeit kann sogar auf null reduziert werden, indem der Leitfähigkeitssensor mit einem Durchfluss- und Temperatursensor wie Flex Flow kombiniert wird. Dies ist einfach realisierbar, da Baumer-Sensoren per digitaler IO-Link-Schnittstelle bidirektional über die Steuerung miteinander kommunizieren können.
Dadurch können die Messwerte des einen Sensors in einem anderen Sensor genutzt werden, um komplexe Messaufgaben zu lösen oder Prozesse und Produktionsabläufe weiter zu optimieren. So können Hersteller das Effizienzpotenzial des CIP-Prozesses voll auszuschöpfen, indem der Einsatz von Reinigungsmitteln und Wasser auf die tatsächlich benötigte Menge reduziert werden und die Phasentrennung aufgrund zuverlässiger Sensordaten gesteuert werden kann. So verbraucht die Anlage nicht nur weniger Ressourcen, sondern kann auch schneller wieder ihrem eigentlichen Zweck nachkommen.
Containerwechsel ohne Überreste dank Lufterkennung
Auch bei der Produktion von Fruchtjoghurt kann der Sensorhersteller die Anlageneffektivität steigern. Hier standen Hersteller bis vor Kurzem vor einem großen Problem: Die hohe Zahl verschiedener Sorten erlaubt es Herstellern heute nicht mehr, für jede Sorte eine dedizierte Anlage zu betreiben. Anlagen müssen daher mehrere Sorten produzieren, die Fruchtzusätze für jede Sorte werden dabei durch wechselbare Container eingebracht. Damit dieses System kosteneffizient funktioniert, muss jeder Container mit Fruchtzusatz idealerweise komplett aufgebraucht werden. Genau darin lag aber die Schwierigkeit, denn lange gab es keine Möglichkeit, den exakten Füllstand der Container zu messen. Denn aufgrund der Viskosität der Medien hatten herkömmliche Sensoren Schwierigkeiten, dem Luftgehalt und damit den Leerstand korrekt zu erkennen. Oft schlugen sie zu früh Alarm, wenn die ersten Lufteinschlüsse aus dem Container kamen, dieser aber noch nicht vollständig geleert war.
Dies führt zu Verschwendung von mehreren Kilogramm Fruchtzusatz pro Container, was sich schnell zu mehreren Zehntausend Euro unnötiger Kosten pro Jahr summieren kann. Oder, noch schlimmer, die Sensoren bemerkten den Leerstand nicht und ließen die Anlage mit leerem Container weiterlaufen. Dadurch gerät Stickstoff in die Pumpe, was einen langen Wartungsprozess zur Folge hat. Daraus resultieren bis zu 15 Minuten Stillstand, ein Zeitraum, in dem sonst Tausende Becher Joghurt produziert werden könnten.
In Kooperation mit einem deutschen Hersteller für Milchprodukte entwickelte Baumer daher einen Sensor zur Lufterkennung mit Air-Trigger-Funktion. Der Sensor ist am Zuleitungsrohr vor der Pumpe angebracht und misst zuverlässig und schnell Luft in Flüssigkeiten aller Art. Dadurch erkennt er einen tatsächlichen Leerstand des Containers sofort und ermöglicht das exakte Umschalten auf einen vollen Container. Nicht nur werden dadurch Ressourcen optimal eingesetzt und eine gleichbleibend hohe Produktqualität garantiert, es werden zudem Stillstands- und Wartungszeiten vermieden. Das Resultat ist eine bedeutende Steigerung der Effizienz und Nachhaltigkeit der Produktion.
Weitere Entwicklungen und Vernetzung
Bei Arla Foods helfen derweil Flex-Flow-Sensoren dabei, den Energieverbrauch der Produktionsanlage im schwedischen Falkenberg zu minimieren. Der Durchflusssensor ist dort an neuralgischen Stellen der Heiz- und Kühlsysteme angebracht. Durch die Fähigkeit des Sensors, zugleich Temperatur und Durchflussgeschwindigkeit zu messen, kann Arla damit den Energieverbrauch der Systeme genau überwachen und basierend auf diesem Wissen Verbesserungen für die Energiebilanz herbeiführen. Eine lohnende Investition, da der Kostenaufwand durch die Einfachheit der Installation niedrig ist. Durch die anwendungsnahen Modifikationen bestehender Produkte und deren Vernetzung wird der Sensorhersteller in naher Zukunft sein Portfolio weiter mit Sensorlösungen ausbauen, die die Lebensmittelsicherheit und zugleich die Kosteneffizienz erhöhen. (jg)
Details zum Thema Leitfähigkeitsmessung von Baumer
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