Bei der Anlieferung von Milch in der Molkerei ist die pH-Messung unerlässlich, um eine Kontamination des Inhalts eines gesamten Lagertanks zu verhindern. Die Anforderungen sind wie bei allen Anwendungen in der Lebensmittelindustrie besonders hoch: Neben einer genauen pH-Bestimmung müssen die eingesetzten Sensoren auch für die üblichen CIP- und SIP-Verfahren geeignet sein. Mit den vollautomatischen Lösungen von Knick gelingt dies effizient rund um die Uhr.
Die Anzahl der Keime in der angelieferten Milch wird regelmäßig im Rahmen der Qualitätssicherung bestimmt. Die genaue Keimzahlbestimmung einer Milchprobe ist allerdings zeitaufwendig. Wenn aber saure Milch aus dem Tankwagen in die Tanks der Molkerei gepumpt wird, kann sie den gesamten Tankinhalt verderben, der dann verworfen werden muss. Neben dem Verlust der Rohmilch und dem Aufwand für die Reinigung von Rohrleitungen und Tanks entstehen zusätzliche Kosten, da die Milch nicht einfach ins Abwasser geleitet werden darf. Ein Inline-Qualitätssicherungsverfahren, das direkt beim Entladen der angelieferten Milch eingesetzt wird, kann hier Abhilfe schaffen. Ideal geeignet ist hierzu die Messung des pH-Werts der Milch. Frische Milch hat einen pH-Wert von 6,5 bis 6,7. Ist die Milch sauer, liegt der pH-Wert darunter, ab einem pH-Wert von 4,5 gerinnt die Milch. Eine Inline-Messung kann rund um die Uhr und vollautomatisch erfolgen; manueller Aufwand zur Probenentnahme oder Messung ist dabei nicht erforderlich. Sobald ein zu niedriger pH-Wert erkannt wird, schließt ein Ventil und verhindert so, dass saure Milch in die Lagertanks bzw. in den weiteren Prozess gelangt.
Glasfreier pH-Sensor
Da in der Lebensmittelindustrie auf Glasgeräte und -sensoren verzichtet werden sollte, ist für solche Anwendungen der glasfreie pH-Sensor SE547 von Knick geeignet. Der Sensor, der CIP- und SIP-beständig ist, hat einen bruchfesten PEEK-Schaft und arbeitet mit einem ISFET. Damit sind die hohen Hygieneanforderungen in der Lebensmittelindustrie einfach umzusetzen. Zum Einsatz kommt bei diesen pH-Sensoren die Memosens-Technologie für eine digitale Übertragung der Messwerte. Messfehler durch Störungen auf der Signalleitung sind dadurch ausgeschlossen und gleichzeitig ist eine galvanische Trennung zwischen Messelektrode und Auswerteelektronik gegeben. Der Sensor wird an den Analysentransmitter Protos angeschlossen. Das modular aufgebaute System ist in einer Edelstahlvariante erhältlich, die für den Einsatz in hygienesensitiven Bereichen wie der Lebensmittelindustrie geeignet ist. Weitere für dieses Messsystem verfügbare Hilfsmittel erleichtern dem Anwender den sicheren Betrieb der Messstelle sowie den Dokumentationsaufwand.
Automatische Sensorkalibrierung
Aufgrund ihrer Funktionsweise müssen pH-Sensoren in den meisten Anwendungen regelmäßig kalibriert und justiert werden. Dazu werden sie nacheinander in zwei verschiedene Pufferlösungen mit bekanntem pH-Wert eingebracht und das Ausgangssignal des Sensors wird entsprechend angepasst. Unter dem Namen cCare bietet Knick eine Lösung an, die sowohl die Kalibrierung und Justierung als auch eine Reinigung des Sensors vollautomatisch erledigt. Das modulare System, das individuell an die Anwendung angepasst werden kann, besteht aus einer Kombination von elektropneumatischer Steuerung, einer Wechselarmatur und einem Protos-Transmitter. Hinzu kommen Medienbehälter mit integrierten, pneumatischen und verschleißfreien Dosierpumpen. Die Armaturen sind durch viele Werkstoffe, Prozessanpassungen und Eintauchlängen an jede Messstelle anpassbar.
Als Wechselarmatur kommt in der Molkereianwendung die hygienische Variante der Sensorschleuse Sensogate zum Einsatz. Nach der sicheren Abtrennung des Sensors vom Prozessraum pumpt die elektropneumatische Steuerung Unical 9000 des cCare-Systems die notwendigen Mengen an Spül- und Pufferlösungen aus den Vorratsbehältern in die Kalibrierkammer der Sensorschleuse. Der gesamte Ablauf erfolgt vollautomatisch, ohne dass ein Anwender eingreifen müsste. Die Reinigung, Spülung und Kalibrierung führt die Steuerung in frei parametrierbaren Intervallen oder aber auch durch ein Startsignal des Prozessleitsystems selbstständig durch. Aufgrund der digitalen Übertragung der Sensordaten können sämtliche Parameter und Kalibrierungen über den kompletten Lebenszyklus des Sensors dokumentiert werden. Die verschiedenen Komponenten – Steuerung, Sensorschleuse und Analysenmesssystem – sind aufeinander abgestimmt. Dadurch ist der Aufwand für die Integration und Inbetriebnahme des Systems gering. Auch die elektropneumatische Steuereinheit Unical 9000 ist mit einem polierten Edelstahlgehäuse erhältlich, das die Hygieneanforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllt.
Die wichtigste Funktion des Systems in der Molkerei ist die Möglichkeit, das Entladen der Rohmilch sofort zu stoppen, wenn ein zu niedriger pH-Wert gemessen wird, noch bevor die angelieferte Milch in die Lagertanks gelangt. Das Analysenmesssystem Protos hat für solche Aufgaben zwei Stromausgänge und vier Schaltkontakte. Diese lassen sich so konfigurieren, dass beim Unterschreiten eines Schwellwerts eine Warnung ausgeben bzw. an ein übergeordnetes Leitsystem weitergeleitet wird. Von dort aus kann dann der Transport der Rohmilch sofort unterbrochen werden. Die Kommunikation zwischen Protos und einem Leitsystem kann auch über einen Feldbus wie Profibus PA oder Foundation Fieldbus erfolgen. Dafür stehen separate Kommunikationsmodule zur Verfügung, die einfach in einen der drei Steckplätze des Protos-Systems eingesteckt werden.
Hygienisch und effizient
Mit der Kombination aus qualitativ hochwertigen pH-Sensoren und dem dazu passenden Analysenmesssystem ist die Qualität der Rohmilch direkt beim Entladen überprüfbar. Durch die Anbindung an ein übergeordnetes Leitsystem kann diese den Entladevorgang sofort stoppen, wenn der pH-Wert der angelieferten Milch zu niedrig ist. Eine Verunreinigung eines gesamten Lagertanks wird so wirkungsvoll vermieden.
Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG, Berlin
Autor: Dr. Michael Kogej
Business Development Manager, Produktbereich Analyse,
Knick
