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Verfahrenstechnik 5/2015

Verfahrenstechnik 5/2015

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Unter rauesten Bedingungen einsetzbar Mikrowellenmesstechnik vereint Präzision mit Robustheit Karl-Heinz Theisen Präzises und permanentes Messen der Konzentration in Flüssigkeitsgemischen ist für die direkte Regelung vieler Prozesse im Produktionsablauf essenziell. Das gilt vor allem auch in der Lebensmittelindustrie. Autor: Karl-Heinz Theisen, Geschäftsführer, Promtec Theisen GmbH, Ettlingen Ungenaue Messwerte führen in der Lebensmittelindustrie zu Problemen im Prozessablauf oder können die Qualität des jeweiligen Produkts enorm beeinträchtigen. Das Inline-Messrohr im Variventgehäuse der Promtec Theisen GmbH ermöglicht durch seinen totraumfreien Anschluss an den Prozess eine berührungslose Erfassung der wasserhaltigen Konzentration, was der Lebensmittelindustrie gleichermaßen entgegenkommt wie der Klärschlammaufbereitung oder der Porenbetonherstellung. Auch bei der Speiseölherstellung oder in der Zuckerindustrie kommt die Mikrowellenmesstechnik, die den bisher etablierten Verfahren überlegen ist, zum Einsatz: Die mittlere Standardabweichung von den entsprechenden Laborergebnissen beträgt nur ± 0,1 bis 0,2 %. Dadurch kann ein Inline-Monitoring per Mikrowellenmess- technik helfen, Ausfälle zu verhindern, und erlaubt so eine bessere Regelung der Produktionsprozesse. Ständige und genaue Messung Um ein gleichbleibendes Produktionsergebnis gewährleisten zu können, sind ständige Überprüfungen, Kontrollen und Probenentnahmen während des Prozesses nötig. Diese werden meist mittels Probenauswertung im jeweiligen Betriebslabor vorgenommen. Doch schon auf dem Weg von der Entnahmestelle bis zum Labor kann das Messergebnis durch Umgebungseinflüsse verfälscht werden. Auch handelt es sich nur um eine Stichprobe. Besser wären dagegen permanente Messungen, die direkt vor Ort unter den immer gleichen Bedingungen vorgenommen werden. 44 VERFAHRENSTECHNIK 5/2015

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Hier setzt die Mikrowellenmesstechnologie von Promtec an. Unter optimalen Bedingungen können sogar Messabweichungen von bis zu ± 0,05 % des Feststoffanteils festgestellt werden. Die Probe inline, also während des Herstellungsprozesses, entspricht so der Laborqualität. Um diese Genauigkeit zu erreichen, wird ein Mikrowellenoszillator verwendet, der elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz erzeugt. Dieses Signal kann über einen Sensor durch ein beliebiges wasserhaltiges Medium geführt werden, das sich in einer festen Messgeometrie, wie zum Beispiel einer Rohrleitung oder einem Tank, befindet. Da die Mikrowelle von den freien Wassermolekülen absorbiert wird, verringert sich zum einen ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit und zum anderen wird sie proportional zum Wassergehalt gedämpft. Sobald die Mikrowelle den Empfangssensor auf der gegenüberliegenden Seite der Messgeometrie erreicht, werden Phasenverschiebung und Dämpfung gemessen, bewertet und daraus die Feststoffkonzentration berechnet. Durchdringt alle Materialien Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es nicht auf die optische Durchlässigkeit eines Mediums angewiesen ist. Die elektromagnetischen Wellen durchdringen alle metallfreien, nicht leitenden Materialien und sprechen sehr gut auf Wasser an, da dieses mit seiner hohen Dielektrizitätszahl von 80 die elektromagnetischen Wellen stark absorbiert, wodurch ein optimales Messergebnis erreicht wird. Da sich Mikrowellen zudem in Form von Feldern ausbreiten, erreichen die Messgeräte im Vergleich zu anderen Technologien wie Ultraschall, optischen, elektrischen oder mechanischen Messverfahren eine wesentlich höhere Repräsentativität des Messergebnisses. Gleichzeitig wird das zu messende Medium nicht beeinflusst. Eingriffsfreie Sensorik Aus diesem Grund setzen Zweige wie Molkereien, Abwasser- beziehungsweise Klärschlammaufbereiter oder Porenbetonhersteller die Promtec-Messgeräte mittlerweile vermehrt zur Kontrolle in ihren Herstellungsprozessen ein. Das Messfenster der Sensorik ist hygienisch und totraumfrei in die Wandung des Inline-Messrohres eingearbeitet. Mit diesem erfolgt die Messung völlig eingriffs- und berührungsfrei, was auch die Wartung überflüssig macht. Die Messung kann so präzise und permanent im Prozess erfolgen. Das Inline-Messrohr wird totraumfrei idealerweise in eine vertikale Steigleitung eingesetzt. Nach der Installation wird das Messsystem zunächst individuell an die vorhandene Messbedingung und den gewünschten Messbereich angepasst. Dafür benötigt das Unternehmen zirka einen Tag. Der wichtigste Schritt ist dabei die Kalibrierung, das heißt, die Skalierung des Messsignals ent- Die Hygiene-Inline-Messzelle mit integrierter Temperaturerfassung wird eingesetzt, um durch regelmäßige Kontrollen die hohen Standards der Lebensmittel-Hygieneverordnung zu erfüllen sprechend den im Betrieb üblichen Referenzwerten und Arbeitspunkten. Hierfür werden Materialproben unter Betriebsbedingungen an der Messstelle entnommen und zeitgleich deren Laboranalysewerte mit den laufenden Messwerten korreliert. www.pro-m-tec.de Visit us at the SENSOR + TEST 19. – 21.05.2015 Hall 12, Booth 507 OEM Gas Detector Modules for trace gas analysis in the ppbV/pptV range · Laser Spectroscopy (QCL, ICL, DFB, TDLAS) · Chemiluminescence Detectors (CLD) · Photoacoustic Spectroscopy (PAS) · Nondispersive Infrared Sensors (NDIR) · Drivers, Controls and Analyzer Modules Knestel.indd 1 01.04.2015 10:23:30 VERFAHRENSTECHNIK 5/2015 45

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