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Verfahrenstechnik 5/2016

Verfahrenstechnik 5/2016

Kein Ende in Sicht

Kein Ende in Sicht Konstruktive Verbesserungen in der Messtechnik leisten einen wesentlichen Beitrag zu Hygienic Design Tim Schrodt Durch die EU-Maschinenrichtlinie ist Hygienic Design gesetzlich vorgeschrieben. Auch der Lebensmittel- oder Getränkeproduzent ist über die VO EG 852/2004 verpflichtet sicherzustellen, dass durch ent sprechende Hygienemaßnahmen einschließlich der Reinigung seine Produkte die Verbrauchergesundheit nicht gefährden. Die Marktakzeptanz EHEDGzertifizierter Komponenten wächst daher kontinuierlich, davon betroffen ist natürlich auch die Messtechnik. Autor: Tim Schrodt, Branchenmanager Lebensmittel, Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG, Weil am Rhein Die EHEDG hat als federführende Institution des Hygienic Engineerings 2014 das komplette Zertifizierungssystem überarbeitet. Damit wurde der Entwicklung Rechnung getragen, dass laufend Verbesserungen von Anlagen und deren Komponenten in puncto Reinigbarkeit erzielt werden. Um diese entsprechend verifizieren zu können, sind die entsprechenden Tests diversifiziert worden. Stand heute existieren sieben verschiedene Zertifizierungstypen, nach denen die Reinigbarkeit, Sterilisierbarkeit und der aseptische Status von Kompenten getestet werden können. Endress+Hauser bietet aktuell 37 Geräte für die Parameter Durchfluss, Druck, Füllstand, Temperatur und Flüssiganalyse (pH, Lf, DO) mit EHEDG-Zertifikat an. Da Prozessanschluss und Messgerät als installierte Einheit aus hygienischer Sicht immer gesamtheitlich betrachtet werden müssen, werden in den EHEDG-Testberichten auch immer die mitgeprüften Anschlüsse aufgelistet. Fast drei Jahrzehnte sind seit Gründung der EHEDG vergangen. In diesem Zeitraum haben sich Erkenntnisse in der Umsetzung des Hygienic Designs stetig vermehrt. Anlagen- und Komponentenhersteller sind daher permanent gefordert, ihre Produkte gemäß den wachsenden Anforderungen weiterzuentwickeln oder selbst innovativer Vorreiter zu sein. Prozesswechsel armaturen Vor den größten Herausforderungen in der Umsetzung des Hygienic Designs stehen aufgrund ihrer mechanisch beweglichen Bauteile unter anderem Prozesswechselarmaturen. Mehr als 15 Jahre erfolgreich im Markt behauptete sich die Cleanfit-Armatur CPA475. Sie ist unverzichtbarer Bestandteil einer pH-Messstelle, bei der man 38 VERFAHRENSTECHNIK 5/2016

MESS- UND ANALYSENTECHNIK I TOP-THEMA 01 Prozesswechselarmatur: pH-Messung in hygienischen Prozessen 02 Vier-Pol-Leitfähigkeitssensor: Spalt freiheit zwischen Platinelektroden und Keramikkörper über den gesamten Temperatureinsatzbereich 03 Kapazitiver Grenzstandsensor: Spaltfreie Abdichtung der PEEK-Kappe durch Spann federvorrichtung im Edelstahlsensorkörper die pH-Elektrode ohne Prozessunterbrechung reinigen, kalibrieren oder austauschen kann. Um den gestiegenen Anforderungen im hygienischen Prozessbereich nachzukommen, wurde vor einem Jahr die Cleanfit CPA875 als Nachfolger auf den Markt gebracht. Die Spülkammer der Armatur, in der die pH-Elektrode außerhalb des Prozesses gereinigt und kalibriert wird, wurde in den Punkten restloser Entleerbarkeit und Reinigbarkeit verbessert. Die Sterilisierbarkeit garantierte schon das Vorläufermodell. Damit trotz mechanisch beweglicher Teile jede Kontaminationsmöglichkeit zwischen Spülkammer und Prozessbereich ausgeschlossen ist, wurde eine spaltfreie Prozessabdichtung mittels Formdichtung realisiert. Hygienische Sicherheit garantieren auch funktionelle Merkmale. So kann die Armatur nicht ohne pH-Elektrode in den Prozess eingefahren werden, ebenso wenig fährt die Armatur bei Druckluftausfall an der Pneumatik aus dem Prozess. Hightech-Schweißnähte Drucksensoren mit Druckmittlern bieten in Prozessen, die längere Zeit über 130 °C (z. B. für Sterilisationszeiten) liegen können, Sicherheit für die Messwertverfügbarkeit. Endress+Hauser hat für solche Sensoren die neuartige Metallmembran TempC entwickelt, die Messungenauigkeiten durch große Temperatursprünge auf ein Minimum reduziert. Diese treten in der Lebensmittelindustrie immer nach Reinigungs- oder Sterilisationsschritten auf, wenn umgehend kaltes Produkt folgt. Der Messgenauigkeitsvorteil von TempC ist besonders für kleinere Prozessanschlüsse (DN40 bzw. 1) sehr deutlich. Die Herausforderung für das Hygienic Design besteht in der Ausführung der Schweißnaht zwischen der Druckmembran und dem Prozessanschluss. Eine Schweißnaht mit hygienisch einwandfreier Oberflächenbeschaffenheit schafft ein Laserschweißverfahren in einem Arbeitsgang. Gegenüber herkömmlich hergestellten Schweiß nähten entfällt eine nachträgliche mechanische Bearbeitung, die zu einer raueren Oberfläche führt und damit den Reinigungsaufwand erhöht. Kleinste Eintauchtiefe Mit der Vier-Pol-Leitfähigkeitssonde Memosens CLS82D kann jetzt eine Messung in kleinen Rohrnennweiten problemlos realisiert werden. So beträgt beispielsweise mit einem Varivent F DN25-Anschluss die Eintauchtiefe gerade noch 10 mm. Dieser Vorteil kann auch genutzt werden, um Messstellen zur Phasentrennung in einem Varinline-Gehäuse zusätzlich mit einem NIR-/VIS-Absorptionssensor zu kombinieren. Damit sind alle Fälle von Phasenwechseln zwischen Produkten oder Reinigungsmedien problemlos zu detektieren. Das Sensorelement besteht aus einem Keramikkörper, in dem vier Platinelektroden frontbündig und spaltfrei eingebettet sind. Die Spaltfreiheit ist durch identische Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien über den gesamten Temperatureinsatzbereich sichergestellt. Der Memosens CLS82D belegt seine hygienischen Eigenschaften durch die Zertifizierung gemäß EHEDG-Dokument 2 (Reinigbarkeit), Dokument 5 (Sterilisierbarkeit) und Dokument 7 (Keimdichtigkeit). Hygienische Sicherheit … Für den kapazitiven Grenzstandschalter Liquipoint FTW23 muss die Dichtigkeit des Sensors durch andere konstruktive Maßnahmen sicherstellt werden, da die produktberührenden Materialien PEEK und Edelstahl unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Hier drückt eine Spannfeder im Edelstahlkörper die PEEK- Kappe gegen die Dichtkante und garantiert bei jeder Temperatur Spaltfreiheit. Das „Grenzstand-Trio“ – Liquipoint FTW23 und FTW33 sowie Liquiphant FTL33 – bietet zudem für die Versionen mit M24-Gewinde ein Prozessadapterkonzept. Damit sind die Sensoren flexibel für die Anbindung an Varivent-, DIN11851-, SMS-, Clamp- oder APV-Inline-Gehäuse anschließbar. So können schlanke Ersatzteilkonzepte realisiert werden. … und große Nennweiten Verschiedene Großprojekte in der Lebensmittelindustrie haben in jüngster Zeit die Nachfrage nach hygienisch zertifizierten Massedurchfluss-Messgeräten für die Nennweiten DN80 und DN100 geweckt. Um die EHEDG-Zertifizierung in diesem Nennweitenbereich zu erlangen, musste für den Promass F als Standard-Gerät der Branche der Strömungsteiler neu konzipiert werden. Um die höchste Messgenauigkeit für Masse und Dichte unbeeinflusst von rauen Praxisbedingungen zu erzielen, ist das Gerät mit zwei Messrohren ausgestattet. Der Produktstrom muss beim Eintritt ins Gerät in zwei gleiche Teile aufgesplittet werden. Diese strömungstechnisch anspruchsvolle Konstruktion muss natürlich auch die hohen Anforderungen der Reinigbarkeit erfüllen. Dank der jahrzehntelangen Erfahrung der Endress+Hauser Konstrukteure konnte eine schnelle Lösung realisiert werden. Fazit Für das Aufgabengebiet „Hygienic Design“ stehen immer neue Herausforderungen an, denen sich Anlagen- und Komponentenhersteller stellen müssen. Konstruktion und Fertigungsprozesse müssen hier ständig dem neuesten Stand der Technik genügen. Innovationen sind notwendig, um am Markt bestehen zu können. In den vergangenen drei Jahren hat Endress+Hauser zehn Geräte EHEDG zertifizieren lassen, was fast einem Drittel des hygienischen Produktportfolios entspricht. Hygienic Design lebt von Verbesserungen, ein Ende ist nicht in Sicht, und das ist gut so. www.de.endress.com VERFAHRENSTECHNIK 5/2016 39

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