Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Prozessautomatisierung: Ausgabe 03/2012, 08.03.2012

Wartungsfreie Emaille-pH-Elektrode

Die Überwachung des pH-Werts übernimmt meist das Qualitätslabor, da für die Wartung und Kalibrierung des Messsystems spezielles Know-how gefragt ist. Die Installation einer Inline-pH-Messung erlaubt jetzt auch die Kontrolle durch Produktionsverantwortliche.

Der pH-Wert stellt in der Milch- und Lebensmittelindustrie eine wichtige Messgrösse dar, die Auskunft über den Qualitätsstatus oder den Prozessverlauf gibt. In den meisten Fällen obliegt die Überwachung dieses Parameters dem Qualitätslabor, da die Wartung und Kalibrierung des Messsystems eine gewisse Kenntnis instrumenteller Analytik voraussetzt. Aus diesen Gründen ziehen Unternehmen es selten in Betracht, die pH-Messung in die Verantwortung von Produktionsmitarbeitern zu legen. Nicht so in der Bischofszeller Molkerei Biedermann AG. Diese hatte von Anfang an beide 10 000-l-Fermentations-Tanks mit einer Inline-pH-Messung ausgerüstet. Jedoch musste das Personal die bisher verwendeten pH-Glaselektroden regelmässig kalibrieren und gelegentlich konditionieren. Zudem bestand die Gefahr, dass die Glaselektroden beim Ein- und Ausbau zerbrechen können, weshalb Fredi Städler, Leiter Molkereitechnik, eine wartungsarme Lösung suchte, die er mit der Emaille-pH-Elektrode Ceramax gefunden hat.
Wartungsfreie Emaille-pH-Elektrode. Die Molkerei Biedermann AG produziert für ihren Industriekunden Bioforce AG aus Roggwil das fermentierte Milchserumkonzentrat «Molkosan». Während der Fermentation bewegt sich der Prozess zwischen pH 5,8 und 6,2, wobei der pH-Wert bis zum Erreichen des gewünschten Niveaus bis zu 150-mal angehoben werden muss. Diesen Prozess durch eine pH-Messung im Labor nach Probennahme zu steuern, ist nicht realisierbar. Daher wandten sich die Verantwortlichen der Molkerei an Endress+Hauser, die schon für viele messtechnische Aufgabenstellungen für die Molkerei Biedermann gute Lösungen erarbeitet haben. Zu dieser Zeit nahm Endress+Hauser die Messsonde «pH Reiner» der Firma Pfaudler in ihr Produktprogramm mit auf und bietet diese in Kombination mit der selbst entwickelten Memosens-Technologie als Ceramax CPS341D an.
Diese pH-Elektrode besteht aus einem vollständig emaillierten Edelstahlschaft. Die blaue Emaille dient als Schutzschicht, die gelbe Emailleschicht hingegen ist pH-sensitiv. Ihre Messoberfläche ist im Vergleich zur Glaselektrode mehr als doppelt so gross und erfasst den pH-Wert exakt und zeitaktuell. Die pH-Elektrode weisst eine hohe mechanische Stabilität gegen turbulente Strömungen und Druckschläge auf. Die glatte Emailleoberfläche verhindert Produktablagerungen und ist selbstreinigend. Der Sensor ist EHEDG-zertifiziert und CIP- wie auch SIP-fähig.
Mit der Memosens-Technologie ausgestattet steht eine digitale pH-Elektrode zur Verfügung. Der kontaktlosen Steckverbindung zwischen Elektrode und Messumformer kann auch Feuchtigkeit, wie sie in der Molkerei besonders durch Kondensation an kalten Tanks und Rohrleitungen auftritt, nichts anhaben. Ein Chip im Elektrodenkopf speichert rückverfolgbar alle Messstellen- und Kalibrierdaten. Somit ist die Datensicherheit für Messwertübertragung und Qualitätssicherung immer gewährleistet.
Inline-pH-Messstelle. Im Herbst 2009 rüstete Biedermann beide Fermentationstanks auf die Ceramax-CPS314D-Elektroden um. Der Einbau der 12-mm-Elektroden konnte einfach über die Einschweissstutzen mit Überwurfmutter erfolgen. Ein druckbeaufschlagtes Edelstahlgefäss versorgt die Referenzelektroden beider pH-Messsysteme mit Elektrolyt, welches neben den beiden Messumformern Liquiline CM42 angebracht ist. Der Elektrolytausfluss ist so minimal, dass seit Inbetriebnahme vor über zwei Jahren, das Personal den Elektrolyt bisher nicht nachfüllen musste. Während den Produktionspausen, die von 12 Stunden bis zu 3 Tage dauern können, verbleibt die Ceramax-Elektrode eingebaut im Tank und steht in dieser Zeit trocken. Auch wesentlich längere Trockenstandzeiten sind für die pH-Elektrode unproblematisch. Das Messsystem lässt sich während des CIP-Prozesses einfach mitreinigen, der aus den für Molkereien üblichen Reinigungsschritten mit Lauge und Säure besteht. Abschliessend erfolgt eine Spülung mit 85 °C heissem Wasser, die auch für die Emaille-pH-Elektrode wichtig ist. Damit beschleunigt sich die Regenerationszeit des Emailles und beseitigt die während des CIP-Prozesses aufgetretene leichte Messabweichung rasch wieder. Das Personal musste beide pH-Elektroden in der über zweijährigen Betriebszeit erst ein einziges Mal kalibrieren. Zusammengefasst sagt Fredi Städler, habe die Ceramax seine Erwartungen bezüglich Wartungsarmut übertroffen.Daher lässt sich wirklich von einem wartungsfreien ph-Messsystem sprechen.

» Lesen Sie mehr darüber in der aktuellen Ausgabe LT 3/12.