Um den Wechsel zwischen unterschiedlichen Flüssigkeiten in der Lebensmittelproduktion präzise feststellen zu können, bietet sich der Einsatz von Durchflussmessern wie beispielsweise dem ‚Flowave‘ von Bürkert an. Insbesondere bei Spülprozessen sorgt das schnelle Unterscheiden von Produkt und Spülwasser für eine effiziente Prozessführung. Das Gerät misst kontinuierlich den von der Temperatur unabhängigen Dichtefaktor. Auf diese Weise lässt sich anhand dieses Messwertes zum Beispiel Milch schnell und sicher von Reinigungslösung unterscheiden. Im Vergleich zu üblichen zeitgesteuerten Verfahren lassen sich so der Produktausschuss minimieren und Kosten sparen. Gleichzeitig sinkt der Aufwand für die Abwasseraufbereitung, da weniger Produktreste ins Abwasser gelangen.

Berührungslose Durchflussmessung mit SAW-Technologie: Der Vergleich von ein- bis mehrfach durch die Flüssigkeit laufenden Wellen erlaubt hohe Mess-Performance und zusätzliche Auswertungen bezüglich der Art und Eigenschaft der Flüssigkeiten.

© Bürkert Fluid Control

Das Durchflussmessgerät arbeitet nach dem Verfahren ‚Surface Acoustic Waves‘ (SAW). Diese Technologie nutzt für die Durchflussmessung eine Wellenausbreitung, wie sie etwa bei seismischen Aktivitäten (zum Beispiel Erdbeben) auftritt. Der Hauptteil des Sensors besteht aus einem Messrohr, auf dessen Oberfläche Interdigitalwandler angeordnet sind, die elektrisch angeregt die Wellenausbreitung starten. Genutzt werden vier Interdigitalwandler, die jeweils als Sender und Empfänger operieren können. Ist einer als Sender aktiv, arbeiten die beiden am weitesten entfernten als Empfänger. Die an der Rohroberfläche generierten Oberflächenwellen koppeln auch in die Flüssigkeit aus. Der Auskopplungswinkel hängt von der Flüssigkeit beziehungsweise der Geschwindigkeit der sich in ihr ausbreitenden Welle ab. Auf der anderen Seite des Messrohrs koppeln die Wellen wieder in das Messrohr ein und laufen zum nächsten Interdigitalwandler. So führt die Anregung jedes Interdigitalwandlers zu einer Folge von Empfangssignalen an zwei anderen. Zwei Interdigitalwandler senden in Durchflussrichtung, zwei dazu entgegengesetzt. Der Volumendurchfluss ist proportional zur Zeitdifferenz der Dauer der Wellenausbreitung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung. So lassen sich Messwerte ermitteln, die sich aus ein- bis mehrmaligem Durchlaufen der Flüssigkeit sowie dem Vergleich aller Empfangssignale ergeben. Mit der entsprechenden mathematischen Auswertung liefern sie Informationen zum Fluid.

Die Bedeutung des Dichtefaktors

Auch der Übergang zwischen Bier beziehungsweise Alkoholmischgetränken und Wasser lässt sich mit dieser Technologie messen. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen in der Flüssigkeit bei der Zugabe von Alkohol und Zucker steigt, steigt auch der Dichtefaktor der Flüssigkeit im Vergleich zu Wasser. Die reine Dichte der Flüssigkeit ändert sich je nach Alkohol und Zuckergehalt hingegen kaum, da Zucker die Dichte erhöht, Alkohol aber verringert. Daher ist der Übergang zwischen Bier oder Alkoholmischgetränken und Wasser mit konventionellen Dichte-Messgeräten oft nur sehr schwer messbar. 

Der Dichtefaktor hingegen zeigt nicht nur Medienwechsel zwischen Produkt und Wasser an; auch Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Zuckergehalt sind voneinander unterscheidbar. Darüber hinaus ermöglicht es die SAW-Technologie, zusätzliche Daten aus dem Medium zu gewinnen: Der Durchflussmesser erkennt neben der Temperatur auch eventuelle Gasblasen automatisch und gibt die Werte in Prozent aus. Möglichen Prozessstörungen kann dadurch schnell und wirksam begegnet werden.

Hygienisch und wartungsarm

Da die SAW-Technologie ohne Sensorelemente im Messrohr auskommt, gibt es weder Druckabfall, Dichtungsprobleme noch Toträume, die eine Reinigung beeinträchtigen. So erfüllen die Sensoren höchste Hygienestandards und erleichtern Qualifizierung sowie Validierung von Produktions- und Reinigungsprozessen. Die Datenübertragung der ‚Flowave‘-Sensoren ist über die Geräteplattform des Herstellers ‚EDIP‘ (Efficient Device Integration Platform) an alle gängigen Feldbusse möglich.

Autor:
Hendrik Faustmann ist Produktmanager bei Bürkert Fluid Control Systems in Ingelfingen.