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In Anwendungen mit Reinigungsprozessen spielt das Messen der Leitfähigkeit eine entscheidende Rolle, um den Prozess effizient zu steuern. Vor allem in der Lebensmittel-und Pharmaindustrie ist eine zuverlässige Phasentrennung bei der CIP-Reinigung unerlässlich um das Risiko von Kontaminationen zu vermeiden und Ressourcen einzusparen. Um die Phasentrennung erfolgreich durchzuführen müssen die Leitfähigkeitswerte der einzelnen Medien bekannt sein. Diese sind jedoch massgeblich von der Temperatur des Mediums abhängig. Medien wie Wasser oder Reinigungsmedien sind auf Grund ihrer deutlich unterschiedlichen Leitfähigkeitswerte relativ einfach zu unterscheiden. Bei Milchprodukten und Getränken sind die Unterschiede wesentlich kleiner, weshalb die Leitfähigkeitsmessung sehr präzise arbeiten muss. Dafür ist eine schnelle und genaue Temperaturkompensation der Leitwertmessung unerlässlich.
In der Lebensmittelindustrie gibt es im Wesentlichen zwei Anwendungen bei denen die Phasentrennung von Medien eine wichtige Rolle spielt:
1. Rücklauf der CIP-Reinigung zur Phasentrennung zwischen Reinigungsmedien und Wasser
Um Kontaminationen zu vermeiden werden Anlagen in der Lebensmittelindustrie in regelmässigen Abständen mit Wasser, Lauge, Säure und Desinfektionsmittel gereinigt. Um den Ressourceneinsatz dabei so gering wie möglich zu halten werden bei der Stapelreinigung die Reinigungsmedien in Stapeltanks zur Wiederverwendung aufgefangen. Damit dieser Prozess effizient gesteuert werden kann, bedarf es einer zuverlässigen Phasentrennung der unterschiedlichen Medien. Mit Hilfe der Leitfähigkeitswerte der einzelnen Medien kann somit festgestellt werden, wann sich welches Medium im Rohr befindet. Durch die aus der Leitfähigkeitsmessung gewonnen Daten können die Ventile so gesteuert werden, dass des jeweilige Medium in den richtigen Stapeltank zurückgeführt wird. An Hand der Leitfähigkeit kann jedoch nicht nur auf die Art des Mediums geschlossen werden, sondern auch der optimale Zeitpunkt für die Phasentrennung bestimmt werden, welcher unter anderem von der Mischphase der Medien abhängt. Je nach Mischphase muss unterschieden werden, ab wann das Medium zurück in den Stapeltank geführt werden kann. Leitfähigkeitssensoren spielen bei diesem Prozess daher eine wichtige Rolle und unterstützen dabei Kontaminationen zu verhindern, gleichzeitig aber auch den Medienverlust so gering wie möglich zu halten.
In der Lebensmittelindustrie gibt es im Wesentlichen zwei Anwendungen bei denen die Phasentrennung von Medien eine wichtige Rolle spielt:
1. Rücklauf der CIP-Reinigung zur Phasentrennung zwischen Reinigungsmedien und Wasser
Um Kontaminationen zu vermeiden werden Anlagen in der Lebensmittelindustrie in regelmässigen Abständen mit Wasser, Lauge, Säure und Desinfektionsmittel gereinigt. Um den Ressourceneinsatz dabei so gering wie möglich zu halten werden bei der Stapelreinigung die Reinigungsmedien in Stapeltanks zur Wiederverwendung aufgefangen. Damit dieser Prozess effizient gesteuert werden kann, bedarf es einer zuverlässigen Phasentrennung der unterschiedlichen Medien. Mit Hilfe der Leitfähigkeitswerte der einzelnen Medien kann somit festgestellt werden, wann sich welches Medium im Rohr befindet. Durch die aus der Leitfähigkeitsmessung gewonnen Daten können die Ventile so gesteuert werden, dass des jeweilige Medium in den richtigen Stapeltank zurückgeführt wird. An Hand der Leitfähigkeit kann jedoch nicht nur auf die Art des Mediums geschlossen werden, sondern auch der optimale Zeitpunkt für die Phasentrennung bestimmt werden, welcher unter anderem von der Mischphase der Medien abhängt. Je nach Mischphase muss unterschieden werden, ab wann das Medium zurück in den Stapeltank geführt werden kann. Leitfähigkeitssensoren spielen bei diesem Prozess daher eine wichtige Rolle und unterstützen dabei Kontaminationen zu verhindern, gleichzeitig aber auch den Medienverlust so gering wie möglich zu halten.
2. Entleerung bzw. Ausschieben eines Lagertanks
Der Verlust von wertvollen Produkten kann zu erheblichen Kosten führen. Um so wenig Produkt wie möglich zu verlieren, werden Rohrleitungen am Ende eines Produktionsprozesses meist mit Wasser ausgeschoben und das Produkt in Tanks zurückgeleitet. Hierbei ist es jedoch wichtig, dass sich Wasser nicht ungewollt mit dem Produktvermischt und zurückgeleitet wird. Um dies zu vermeiden, werden Leitfähigkeitssensoren eingesetzt, um zu ermitteln wann Wasser in die Abfüllanlage gelangt. Selbst bei kleinsten Mengen muss sofort geschalten werden, um das Produktes nicht zu kontaminieren.
Der Verlust von wertvollen Produkten kann zu erheblichen Kosten führen. Um so wenig Produkt wie möglich zu verlieren, werden Rohrleitungen am Ende eines Produktionsprozesses meist mit Wasser ausgeschoben und das Produkt in Tanks zurückgeleitet. Hierbei ist es jedoch wichtig, dass sich Wasser nicht ungewollt mit dem Produktvermischt und zurückgeleitet wird. Um dies zu vermeiden, werden Leitfähigkeitssensoren eingesetzt, um zu ermitteln wann Wasser in die Abfüllanlage gelangt. Selbst bei kleinsten Mengen muss sofort geschalten werden, um das Produktes nicht zu kontaminieren.
Mischphasen bei der Phasentrennung
Den genauen Zeitpunkt der Phasentrennung zu bestimmen ist nicht immer einfach, da es nicht immer einen exakten Zeitpunkt gibt. Bei der Phasentrennung zweier Medien gibt es immer eine sogenannte Mischphase, bei der sich die beiden Medien vermischen. Je nach Viskosität der Medien ist diese Mischphase unterschiedlich lang.
Je höher die Viskosität, desto kürzer ist die Mischphase:
Je höher die Viskosität, desto kürzer ist die Mischphase:
Je geringer die Viskosität, desto länger die Mischphase:
Die richtige Platzierung des Sensors bei der Phasentrennung
In der Kernströmung eines Rohres breitet sich die Mischphase schneller aus. Um eine kurze Reaktionszeit zu erhalten ist es deshalb wichtig, den Sensor mittig im Rohr zu platzieren, um den Zeitpunkt der Phasentrennung möglichst früh zu erkennen.
Den richtigen Triggerpunkt finden
Den richtigen Triggerpunkt zu wählen ist immer ein Kompromiss zwischen Lebensmittelsicherheit und Ressourcenschonung. Mit einem zuverlässigen Leitfähigkeitssensor kann jedoch beides gleichzeitig gewährleistet werden.
Wenn beispielsweise ein Reinigungsmedium bei der CIP-Reinigung auf das Spülwasser folgt, sollte ein hohe Schaltschwelle gewählt werden, da sonst das Risiko besteht, dass bei zu frühem Schalten Spülwasser zurück in den Stapeltank für das Reinigungsmedium gelangt.
Beim Ausschieben eines Produktes sollte eine niedrige Schaltschwelle gewählt werden, um eine Kontamination des Produktes zu vermeiden. Wird zu langsam bzw. zu spät geschalten besteht das Risiko, dass sich beispielweise Milch mit Wasser vermischt. (Bild zweite Schaltschwelle)
- Träge Reaktion/Schaltschwelle bei Einschub eines Produkts (T2)
Wenn beispielsweise ein Reinigungsmedium bei der CIP-Reinigung auf das Spülwasser folgt, sollte ein hohe Schaltschwelle gewählt werden, da sonst das Risiko besteht, dass bei zu frühem Schalten Spülwasser zurück in den Stapeltank für das Reinigungsmedium gelangt.
- Rasche Reaktion/Schaltschwelle bei Ausschub eines Produkts (T4)
Beim Ausschieben eines Produktes sollte eine niedrige Schaltschwelle gewählt werden, um eine Kontamination des Produktes zu vermeiden. Wird zu langsam bzw. zu spät geschalten besteht das Risiko, dass sich beispielweise Milch mit Wasser vermischt. (Bild zweite Schaltschwelle)
T1: Reinigungsmedium schiebt Spülwasser aus, Beginn der Mischphase
T2: Triggerpunkt erreicht, praktisch nur noch Reinigungsmedium
T3: Spülwasser schiebt Reinigungsmedium aus, Beginn der Mischphase
T4: Triggerpunkt erreicht, Reinigungsmedium wird mit Spülwasser vermischt
T5: Praktisch nur noch Spülwasser
T2: Triggerpunkt erreicht, praktisch nur noch Reinigungsmedium
T3: Spülwasser schiebt Reinigungsmedium aus, Beginn der Mischphase
T4: Triggerpunkt erreicht, Reinigungsmedium wird mit Spülwasser vermischt
T5: Praktisch nur noch Spülwasser
Temperaturkompensation
Die Leitfähigkeit eines Mediums hängt physikalisch bedingt von dessen Temperatur ab. Mit steigender Temperatur steigt auch die Leitfähigkeit eines Mediums. Um bei der Phasentrennung ein präzises Messergebnis ausgeben zu können, müssen die Temperaturwerte des Mediums berücksichtigt werden. Je nach Medium ist die Temperaturabhängigkeit jedoch unterschiedlich. Der Leitfähigkeitssensor CombiLyz AFI misst daher zusätzlich zur Leitfähigkeit auch die Temperatur des Mediums und berücksichtigt die Temperaturkompensation bei den Messungen. Eine möglichst kurze Ansprechzeit des Temperatursensors im Leitfähigkeitsmessgerät ist daher ein wichtiges Kriterium für die verzögerungsfreie Erkennung eines Phasenwechsels.
