Optimale Prozesstemperaturen sind die Basis für die Herstellung hochwertiger Produkte. Abweichende Werte lassen biomechanische Prozesse zu langsam oder schnell ablaufen, die Toleranzen sind eng. Die Erfassung der Temperatur, dem meist gemessenen Parameter, ist sicherheits- und qualitätsrelevant. Für die Prozessmesstechnik bedeutet dies einerseits eine Herausforderung, aber auch Potenzial für Verbesserungen in den Prozessen.

„Jedes Kilogramm Milch durchläuft einen Erhitzungsprozess, bei dem gesetzlich vorgeschriebene Temperaturgrenzen eingehalten werden müssen“, erklärt Patrick Hilbert, Leiter Instandhaltung Elektrotechnik am schleswig-holsteinischen Standort Hohenwestedt von DMK Deutsches Milchkontor GmbH. „Die Problematik in Hohenwestedt war, dass wir zirka 30 verschiedene Typen von Temperaturmesstechnik eingesetzt hatten.“ So wurde es für die Instandhaltung schwierig, in kurzer Zeit auf Störungen zu reagieren.

DMK reagierte mit der Standardisierung ihrer Temperaturmesstechnik.  „Unsere Wahl fiel auf Endress+Hauser, weil der Temperaturfühler alle von uns gewünschten Funktionen beinhaltet. Zum einen die Standardisierung, das heißt: Wir haben nur noch einen Temperaturfühler und verschiedene Prozessadapter, die vor Ort auf die Bedürfnisse der Anlage hin zusammengebaut werden können. Weiteres Kriterium ist die kurze Ansprechzeit des Temperaturfühlers (t90 = 0,75 s), weil es bei Milcherhitzungsanlagen auf sehr geringe Temperaturabweichungen im Bereich von 0,1 °C ankommt“, so Patrick Hilbert.

Schnelle Ansprechzeiten

Modulare Itherm-Thermometer entsprechen mit hygienegerechtem Design den Anforderungen der Lebensmittel-Industrie. In Hohenwestedt kommen die Vorzüge der Itherm Quicksens und Itherm Quickneck Technologien zum Tragen. Quicksens bedeutet schnellste Ansprechzeiten und hochpräzise Temperaturmessung, auch in Schutzrohren. Damit steigen die Prozesssicherheit und das Potenzial für Kostenoptimierung. Weitere Stärken sind kurze Eintauchtiefen (25 mm) mit hoher Reproduzierbarkeit sowie Robustheit bei Belastungen > 60g und damit eine sehr hohe Lebensdauer. Die Itherm Quickneck Technologie ist geprägt vom teilbaren Halsrohr. Die einfache werkzeuglose Kalibrierbarkeit bringt Zeit- und Kostenersparnisse bei häufig zu kalibrierenden Messstellen. Verdrahtungsfehler werden vermieden, die Schutzklasse IP69K wird eingehalten.

Deutliche Kostenreduzierung

Für den DMK-Standort im hohen Norden hat sich die Standardisierung der Temperaturmesstechnik gelohnt, weiß Instandhaltungsleiter Patrick Hilbert: „Die Vorteile, die wir daraus gezogen haben, sind zum einen eine deutliche Kostenreduzierung bei der Prüfmittelüberwachung durch unsere Mitarbeiter. So haben wir die Zeit für eine Prüfung, die zuvor 60 Minuten dauerte, auf rund 45 Minuten reduzieren können.“ Die Zeitersparnis ist leicht auszurechnen: 25 Stunden bei einer Anzahl von hundert zu prüfenden Messstellen in einer Anlage. Ein weiterer Vorteil, so Hilbert, ist „die Standardisierung im Materiallager. So können unsere Mitarbeiter auf einen standardisierten Temperaturfühler zurückgreifen und bei Störungen wesentlich schneller reagieren.“

Verlängerte Kalibrierzyklen

Zu qualitativen Herstellungsprozessen gehört präzise Temperaturmesstechnik. Deshalb werden die Messgeräte in der Praxis jährlich kalibriert. Aufgrund von einzigartigem Sensordesign sowie automatisierter Fertigung wurde die Langzeitstabilität der Messeinsätze von Itherm Quicksens und Itherm Strongsens weiter optimiert. Den Nachweis erbringen Tests im Labor. Hier wurden die gebräuchlichen Prozessbedingungen der Lebensmittel-/Getränke- sowie Life Sciences Industrie simuliert.

Rund 2.000 Stunden wurden die Sensoren zyklisch getestet und kalibriert. Der Ablauf eines Zyklus umfasst rund fünfeinhalb Stunden und beginnt mit einem fiktiven Herstellungsprozess bei 40 °C. Nach einer Stunde bei 40 °C wird eine CIP (Cleaning-In-Place) Reinigung bei ca. 65 °C für eine Stunde simuliert und anschließend wieder auf Prozesstemperatur heruntergekühlt. Darauf folgt nach rund einer Stunde bei Prozesstemperatur eine Simulation der SIP (Sterilisation-in-Place) Reinigung bei 135 °C, die ebenfalls eine Stunde dauert.

Beispiel Fermentationsanlage

In einer Fermentationsanlage, die zwei bis drei Mal pro Woche sterilisiert wird und 24/7/365 in Betrieb ist, werden in der Testzeit von 2.000 Stunden etwa 377 Zyklen durchlaufen. Dies entspricht einer Einsatzzeit von zweieinhalb Jahren. Alle drei getesteten Sensortypen gewährleisten über die gesamte Testdauer stets die Klasse AA (≤ ±0,1 K bei 0 °C). Daraus geht hervor, dass unter Prozessbedingungen (40 °/65 °/135 °C) keine systematische Drift vorliegt. Dies wird auch in der Herstellererklärung bestätigt.

Fazit

Durch den Einsatz von Endress+Hauser Itherm Quicksens und Itherm Strongsens lassen sich Kalibrierzyklen deutlich verlängern. So ergibt sich, ausgehend von 120 € Kalibrierkosten pro Messstelle und 500 zu kalibrierenden Thermometern, durch die Halbierung des Kalibrieraufwands eine Kostenersparnis von 30.000 € pro Jahr.