Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Hygiene: Ausgabe 04/2015, 06.04.2015

Optimum aus Hygienic Design und Messtechnik

Moderne Messtechnik sorgt in innovativen Anlagen für die exakte Einhaltung verschiedener Produktionsparameter. Damit Sensoren ihre Aufgaben optimal erfüllen können, gibt es verschiedene Aspekte, die Anlagenbetreiber beachten müssen. Das Hygienic Design macht den Anfang.

Autor: Joachim Zipp, Segmentmanager Sterile Verfahrentechnik

Die Temperatur ist in der industriellen Lebensmittelproduktion einer der am häufigsten gemessenen Verfahrensparameter. Für viele Prozesse spielt sie eine zentrale Rolle und hat entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Endproduktes. Dies rückt die Messgeräte, die den entscheidenden Messwert liefern, in den Fokus der Qualitätsbetrachtung der Produktionsvorgänge. Die Industrie stellt an die Messgeräte mittlerweile drei zentrale Forderungen: hohe Messgenauigkeit, gutes Hygienic Design und Wirtschaftlichkeit im Qualitätsmanagement. Um die Summe dieser Forderungen zu erfüllen, entwickelte WIKA ein spezielles Produktprogramm zur Temperaturmessung für die Lebensmittelindustrie.

Hygienic Design.

Bei Temperaturmessgeräten lassen sich die Anforderungen aus dem hygienischen Design zweckdienlich mithilfe von Schutzrohren umsetzen. Zusätzlich vermeiden Schutzrohre den Kontakt des Sensors mit dem empfindlichen Lebensmittel. Mithilfe eines austauschbaren Mess­einsatzes sind die Messgeräte kalibrierbar, ohne den Prozess zu öffnen. Dies ist vor allem bei einer aseptischen Produktion von grossem Vorteil. Dadurch kann der Anlagenbetreiber gemäss des HACCP- Konzepts eine regelmässige Kalibrierung durchführen, ohne danach die Anlage wieder reinigen und sterilisieren zu müssen.

Um zu gewährleisten, dass die Genauigkeit der Messungen über die Zeit konstant bleibt und nicht abdriftet, kalibrieren Unternehmen die Messgeräte in regelmässigen Abständen. Dabei vergleichen und bewerten Experten das Messgerät mit einem Prüfnormal, ob die Messabweichung des Prüflings noch in einem tolerierten Bereich liegt. Wie oft welches Messgerät kalibriert wird, hängt davon ab, inwieweit die Messung die Qualität und Sicherheit des Produktionsprozesses beeinflusst. Die Kalibrierintervalle können bis zu 2 Jahre betragen. Bei kritischen Prozessen können sie jedoch wesentlich kürzer sein. Im Extremfall kontrollieren Mitarbeiter das Messgerät nach jedem Batch.

Daher sind die vom Hersteller entwickelten, elektrischen Thermometer allesamt so gestaltet, dass sie einfach und vor Ort kalibrierbar sind. Hierbei verbleibt das Schutzrohr im Prozess und hält diesen geschlossen. Fachleute ziehen den Anschlusskopf zusammen mit dem Messeinsatz aus dem Schutzrohr und kalibrieren direkt vor Ort an der Messstelle mit einem darauf abgestimmten Blockkalibrator. Dies erlaubt es, das Widerstandsthermometer (Sensor, der Temperaturtransmitter und die Messleitung zur Steuerung inklusive der Kabelanschlüsse) mit der gesamten Messkette zu kalibrieren, das heisst ohne Abklemmen der elektrischen Anschlüsse. Voraussetzung ist hierfür ein geeignetes Steuerungskonzept, das eine Vor-Ort-Kalibrierung zulässt. Ist dies gegeben, können Anwender die Messgeräte schnell und ohne grossen Aufwand direkt in der Anlage kalibrieren. Das erspart dem Anlagenbetreiber die getrennte Kalibrierung von elektrischer Leitung und Sensor sowie den zeitraubenden Transport jedes Messgerätes von der Messstelle zum Kalibrierlabor und hält zusätzlich noch die Anzahl an Austauschsensoren gering. Dies maximiert die Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung von Aufwand beziehungsweise Personaleinsatz.

Einfache Integration.

Für die Einbindung der Temperaturfühler in Rohrleitungen steht ein spezielles Schutzrohr zur Verfügung, das alle Anforderungen aus der sterilen Verfahrenstechnik umsetzt. So erfolgt die Integration des Schutzrohres in die Rohrleitung mittels des Orbitalschweissverfahrens und ist somit mit einer definierten und sauberen Schweissnaht schnell und kostengünstig auszuführen. Zur Einbindung des Messgerätes in die Rohrleitung ist keine produktberührte Dichtung notwendig. Angesichts der Kosten für hochwertige Dichtungen und den dazugehörigen Aufwand, diese regelmässig zu tauschen, spart der Anlagenbetreiber jährlich weit über hundert Euro pro Messstelle.

Totraumfreies Design.

Das Hauptaugenmerk hinsichtlich einer optimierten hygienegerechten Gestaltung liegt aber im neuartigen patentieren totraumfreien Design der prozessinvasiven Elemente. Durch die Eindrückung des Rohrkörpers zur Adaption der Sensorschutzhülse lässt sich eine Totraumbildung vermeiden, wie sie bei der bisher üblichen Aushalsung eines Rohrkörpers entsteht. Dadurch können Betreiber zum einen einer Ablagerung von Produkt oder Reinigungsmedium im Vorhinein entgegenwirken, zum anderen die Entleerbarkeit und Reinigung massgeblich erleichtern und damit den Reinigungsprozess wesentlich sicherer machen. In Summe lässt sich somit das Hygienerisiko, das von einem Temperaturfühler ausgehen kann, minimieren.

Darüber hinaus erhöht das Schutzrohr in seiner Geräteklasse in optimaler Weise die Freiheitsgrade des Anlagenplaners bezüglich Einbauposition, da die Entleerung und Reinigbarkeit durch das verbesserte Hygienic Design bei beliebiger Einbausituation gewährleistet ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, der insbesondere bei beengten Einbausituationen oder kompakt auszulegenden Anlagen zum Tragen kommt.

Mithilfe des Schutzrohres lässt sich der Sensor in die Mitte des Rohres beziehungsweise des strömenden Mediums bringen. Betrachten Betreiber die Strömung in einem Rohr und somit die Temperaturverteilung in dem fliessenden Produkt, so können sie selbst bei turbulenter Strömung feststellen, dass die Temperatur im Kern wesentlich höher ist als an der Rohrwandung. Je nach Strömungsverhältnissen und Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und dem in der Rohrleitung fliessenden Medium kann es zu Temperaturabweichungen bis weit über 5 Kelvin kommen. Deshalb ist für eine genaue Messung die Erfassung der Temperatur im Kern der Strömung wichtig. Nur eine genaue Erfassung der Prozessdaten erlaubt eine optimale Ausnutzung von Prozesswärme und mindert den Energieeinsatz für die Erwärmung des Produktes sowie während der Reinigung.

Einfache Reinigung.

In vielen Produktionsanlagen reinigen Betreiber neben den produktberührten Bauteilen auch regelmässig die Anlagenkomponenten, die nicht mit dem Lebensmittel in Berührung kommen. Dies erfordert von den elektrischen Thermometern ein Design, das es erlaubt auch die Gehäusebauteile leicht zu reinigen. Dabei ist neben einem hohen IP-Schutz auch ein gutes Hygienic Design des Gehäuses nötigt. Mit den vom Hersteller neu entwickelten Thermometern stehen Messgeräte aus Edelstahl zur Verfügung, die in allen Einbaulagen des Messgerätes das Ablaufen von Reinigungsmitteln an Gehäusen erlauben. Das verhindert, dass sich Reinigungsmedien oder Wasser auf den Gehäusebauteilen sammeln. So können Unternehmen einen Herd für Bakterien und Mikroben im Umfeld der Produktion verhindern. Kombiniert der Anlagenbetreiber diese Messgeräte zusammen mit anderen Anlagen- und Maschinenkomponenten mit einem guten Hygienic Design, hat er den grossen Vorteil einer rationellen Reinigung seiner Anlagenteile und somit vor allem die Sicherheit, einer schädlichen Kontamination seines Lebensmittels entgegenzuwirken.

Im Hinblick auf eine lebensmittelgerechte Auslegung einer Temperaturmessstelle sollten Unternehmen bereits in der Planungsphase einer Maschine oder Anlage darauf achten, dass sie rechtzeitig einen geeigneten Lieferanten für Temperaturmesstechnik einbinden. Nur so gelingt es, die Messstellen für die Produktionsanlagen auf den aktuellen Stand der Technik zu planen und das Optimum aus Messtechnik und Hygienic Design für den wirtschaftlichen und sicheren Betrieb in der Produktion zu nutzen.


Weitere Informationen:
Manometer AG
www.manometer.ch




Prinzipdarstellung einer Vor-Ort-Kalibrierung mit Blockkalibrator


Vergleich neues, totraumfreies Schutzrohr (re) zum orbitalen Einschweissen mit bisherigem Schutzrohr (li)