Coriolis Multifrequenz-Durchflussmessung

Die Meierei Barmstedt eliminiert Messfehler durch Gaseintrag mit dem Coriolis-Durchflussmessgerät Promass Q von Endress+Hauser

  • Abb. 1: In der Betriebsstätte in Barmstedt veredelt die Meierei Rohmilch und Magermilch zu Käse, Butter sowie Milch- und Molkenkonzentrat.  | © Endress+HauserAbb. 1: In der Betriebsstätte in Barmstedt veredelt die Meierei Rohmilch und Magermilch zu Käse, Butter sowie Milch- und Molkenkonzentrat. | © Endress+Hauser
  • Abb. 1: In der Betriebsstätte in Barmstedt veredelt die Meierei Rohmilch und Magermilch zu Käse, Butter sowie Milch- und Molkenkonzentrat.  | © Endress+Hauser
  • Abb. 2: In der Milchannahme arbeiten vier Promass Q nebeneinander.  | © Endress+Hauser
  • Abb. 3: Die Erfassung der Menge erfolgt in Masseeinheit. | © Endress+Hauser
  • Manuel Martini, Endress+Hauser Flow
  • Florian Kraftschik, Endress+Hauser Deutschland
Die Rohstoffbilanzierung ist für viele Lebensmittelbetriebe ein sehr wichtiges Thema und wird in Betrieben stark diskutiert. Dahinter steckt der Gedanke, die eingehenden Rohstoffe, wie z. B. Milch, Öl, Alkohol, etc. hochgenau zu erfassen und deren Verbrauch den einzelnen Produktionsschritten exakt zuordnen zu können. Ziel ist es, den Rohstoffverbrauch für jedes einzelne Produkt im Prozess, bei einer Molkerei z. B. Käse und Butter, so transparent wie möglich zu gestalten und eine Vollkostenrechnung realisieren zu können. Das Coriolis-Massedurchflussmessgerät Promass Q von Endress+Hauser bietet Lebensmittelproduzenten einzigartige Möglichkeiten, die Rohstoffbilanzierung mit innovativer Technologie zu optimieren.
 
Präzise Messwerte erlauben eine transparente Prozessbeurteilung, dazu gehört das Wissen um mögliche Messfehler bei der Volumen- und Massemessung: Zwei alltägliche Begriffe, deren Bedeutung in der Bilanzierung zu sehr starken Unterschieden führen kann. Im Gegensatz zum Volumen verhält sich die Masse bei sich verändernden Einflüssen wie Druck und Temperatur konstant. In vielen Fällen wird deshalb in Masseeinheiten bilanziert. Dennoch verrechnen viele Unternehmen immer noch auf Volumenbasis, was dann bei der Rohstoffbilanzierung zu ungewünschten Differenzen führen kann. Doch auch bei der Massemessung gibt es potentielle Fehlerquellen, die Anwender beachten müssen. In der Praxis ist eine der Hauptursachen für Messfehler ein unerkannter Luft- bzw. Gaseinschluss im Fluid, der den Messwert verfälscht und somit zu Differenzen in der Rohstoffbilanzierung führt. Um dies auszuschließen, setzt die Meierei Barmstedt auf Massemessung mit dem Coriolis-Durchflussmessgerät Promass Q, das den Gaseintrag erkennt und den Messfehler auf nahezu 0 % senkt. 
 
Gaseintrag verfälscht Werte bei der Milchannahme
 
Die Tankwagen von Molkereien fahren täglich von Landwirt zu Landwirt, um die Milch abzunehmen.

Der Tankwagen ist zu Beginn nicht vollständig mit Milch gefüllt, es befindet sich also noch viel Luft im Tank. Durch Kurvenfahrten, Beschleunigung und Bremsmanöver ist die Milch in steter Bewegung, schwappt im Tank hin und her und wird so mit Luft vermischt. Dieser Effekt hat für Molkereien einen enormen Nachteil. Wird die Milch bei der Milchannahme anhand des Volumens verrechnet, wird zu viel verrechnet und zu viel Rohmilcheingang bilanziert. Denn die Luft hat das Volumen deutlich erhöht. In der Praxis sind häufig Volumenanteile von bis zu 10 % zu beobachten, in Extremfällen sogar bis zu 20 %. 
 

Die „aufgeschäumte“ Milch wirkt sich negativ auf die Finanzen aus: Entgast die Luft während der Produktionsprozesse wieder, verbucht der Betrieb einen Verlust bei der Rohstoffbilanzierung. Zusätzlich wird die korrekte Vollkostenrechnung erschwert.
 
Aus diesem Grund messen viele Molkereien bei der Milchannahme und innerhalb der Produktionsprozesse anstelle des Volumens die Masse der angenommenen bzw. verarbeiteten Milch. Coriolis-Systeme wie die Promass-Familie von Endress+Hauser haben sich in solchen Anwendungen schon seit Jahren bewährt. Leider gibt es auch mit der Massemessung mit herkömmlichen Coriolis Massedurchflussmessgeräten immer noch unerwünschte Differenzen bei der Bilanzierung. Ein Grund für die Messabweichungen ist weiterhin die eingetragene Luft, da sie auch bei der Massemessung immer noch einen – zwar deutlich geringeren, aber dennoch vorhandenen – Einfluss auf die Massemessung hat und zu Abweichungen führt. Kleine prozentuale Fehler ergebenen bei den großen Mengen verarbeiteter Rohmilch, wie sie bei der Meierei Barmstedt vorkommen, am Ende des Jahres eine stattliche Summe.
 
Multifrequenztechnologie zur Reduzierung des Messfehlers
 
Um die Messfehler bei der Massemessung zu eliminieren, setzt die Meierei Barmstedt auf das neueste Mitglied der Endress+Hauser Promass-Familie: den Promass Q. Das Gerät ist mit der patentierten Multifrequenztechnologie ausgestattet. Diese wurde entwickelt, um den Messfehler aufgrund von Gaseintrag so stark zu eliminieren, dass er nahezu null beträgt. Die patentierte technische Besonderheit des Sensors ist, dass die Coriolis-Messrohre nicht nurmehr in einer, sondern in zwei sich überlagernden Resonanzfrequenzbändern schwingen. Dies sorgt für einen großen Vorteil gegenüber dem herkömmlichen Coriolis-Messprinzip: Fehler aufgrund von Gasblasen können nahezu komplett eliminiert werden. 
 
Vereinfacht gesagt liegt das am physikalischen Effekt, dass die Verhältnisse der zwei angeregten Resonanzfrequenzen dem Verhältnis der Messfehler aufgrund von Gaseintragung in Fluiden gleichen. Durch das Schwingen auf zwei sich überlagernden Resonanzfrequenzen sind beide Verhältnisse (Resonanzfrequenz und Fehler) bekannt. Das Messgerät kann somit den Wert ermitteln, bei dem der Fehler aufgrund der Gaseintragung nahezu null beträgt und die Schwingfrequenzen entsprechend anpassen. 
 
Bei der Rohmilchanlieferung wirkt sich die Elimination des Messfehlers aufgrund des starken Gaseintrags besonders stark aus. Im Vergleich zu bisherigen Prozessen können Lebensmittelproduzenten mit Promass Q nun die Masse der angelieferten Rohmilch noch genauer als mit bisherigen Coriolis-Massedurchflussmessgeräten erfassen und so die Bilanzierung innerhalb des Betriebs noch einmal deutlich optimieren. Auch die Verrechnung mit den Landwirten kann genauer erfolgen. 
 
Aufschäumgrad bestimmen
 
Die Multifrequenztechnologie des Promass Q ermöglicht es jedoch nicht nur, Messfehler bei der Massemessung von Flüssigkeiten zu eliminieren. Darüber hinaus kann auch der Aufschäumgrad (Overrun) von in der Produktion aufgeschäumten Produkten wie z. B. Frischkäse oder Speiseeis präzise gemessen werden. Produzenten von mit Gas aufgeschäumten Produkten möchten luftige Konsistenzen erzeugen, die z. B. den Frischkäse besonders locker werden lassen. Wo bisher Erfahrungswerte die Basis für den Gaseintrag waren und die Gasmenge nach dem Ziehen von Stichproben angepasst wurde – schließlich ist das Ausgangsprodukt Milch auch gewissen Schwankungen unterworfen – kann der Aufschäumgrad nun präzise gemessen werden. Qualitätsschwankungen beim Endprodukt können somit deutlich reduziert werden. ­Promass Q hat seine Praxistauglichkeit bei der Overrun-Messung mehrfach bewiesen. Die Anwender konnten die eingetragene Gasmenge im Prozess mittels Dichtemessung im Gerät überwachen und regulieren. Dies erspart dem Produzenten Fehlchargen oder Schwankungen in der Produktqualität. 
 
Digitale Kommunikationsschnittstellen und interne Überprüfungsfunktion
 
Über den Sensor mit Multifrequenztechnologie hinaus ist es aber auch die Elektronik, die es einfach macht, das Messgerät Promass Q in bestehende Anlagen zu integrieren. So ist dieses in Kombination mit der neuen Transmittervariante Proline 300/500 auch in der Lage, die Signale über verschiedenste digitale Kommunikationsmöglichkeiten, wie z. B. Profinet, weiterzugeben. Somit werden Digitalisierungsstrategien in den Produktionsprozessen unterstützt. Zusätzlich sorgt die interne Überprüfungsfunktion Heartbeat Technology für starke Erleichterungen im Qualitätsmanagement. Anwender, die nach ISO 9001, IFS oder anderen Zertifizierungen arbeiten, müssen kritische Messstellen oft kalibrieren und/oder verifizieren. Genau hier setzt die TÜV-zertifizierte geräteinterne Verifikationsfunktion an, die mit einer Testabdeckung von 94 % den Gerätezustand wiedergibt und eine eindeutige Aussage liefert, ob das Gerät noch innerhalb seiner Spezifikation misst oder ob es ein Pro­blem gibt. Somit kann die Rückführbarkeit einzelner Chargen noch besser protokolliert und gleichzeitig bürokratischer Aufwand eingespart werden.
 
Fazit
 
Das Beispiel der Meierei Barmstedt zeigt: Anspruchsvolle Prozesse in Lebensmittelbetrieben können mit Promass Q nun noch zuverlässiger und kosteneffizienter betrieben werden. Ebenso können Herausforderungen wie eine differenzfreie Bilanzierung oder genaue Vollkostenrechnung besser umgesetzt werden. Dabei ist Promass Q ein multivariables Messgerät. Es liefert dem Anwender neben den bisher genutzten Werten wie Massefluss, Dichte oder Temperatur ebenso qualitätsrelevante Parameter wie Overrun oder Brixwert. Somit zeigt er sich als ein wahres Multitalent, entwickelt, um Lebensmittelbetrieben bei ihren täglichen Herausforderungen weiterzuhelfen.

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Endress + Hauser AG
Kägenstrasse 2
4153 Reinach
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Telefon: +41 61 715 7700
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