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Industrielle Automation 5/2015

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Industrielle Automation 5/2015

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Purer Schokoladengenuss Präzise Temperatursensoren für den Warm- und Kaltbereich sichern die sensible Schokoladenproduktion Jürgen Lukas Seidiger Glanz und ein knackiger Bruch – so muss Schokolade sein. Doch bevor die Tafeln soweit sind, durchlaufen sie einen sensiblen, vollständig automatisierten Herstellungsprozess, bei dem die Sensoren eine zentrale Rolle spielen. Sie überwachen die Temperatur sowohl in warmen als auch in kalten Produktionsbereichen und schlagen bei kleinsten Abweichungen Alarm. Jürgen Lukas ist Redakteur bei der ifm electronic gmbh in Essen In Köln, in Sichtweite des Doms auf einer kleinen Insel am Ufer des Rheins gelegen, demonstriert das Schokoladenmuseum den Erschaffungsweg von der Kakaobohne bis zu den fertigen, in geschmackkonservierende Alufolie gehüllten und meist bunt verpackten Tafeln. Höhepunkt ist dabei die vollständig automatische Produktion in einer Mini-Fertigungsstraße. 80 000 Täfelchen täglich werden so hier sechs Tage die Woche, bei gleichzeitig neugieriger Begutachtung durch die Besucherströme, erzeugt. Eine Störung dieses automatisierten Ablaufs hätte fatale Folgen. Seit Juli 2006 unterstützt ifm electronic mit moderner Sensorik das Museum. Neben Temperatursensoren unterstützen noch Schwingungs-, Zylinder-und Drucksensoren des Essener Unternehmens diesen empfindlichen Vorgang. Exakte Temperierung sichert den Schokoladenfluss Nach der Vorverarbeitung wie Rösten und Mahlen wird die braune Schokoladenmasse in einem dreiwandigen Vorratstank zwischengelagert. Über eine doppelwandige, mit einer Begleitheizung ausgestattete Rohrleitung wird die flüssige Schokoladenmasse zur Weiterverarbeitung gepumpt. Die Temperatur im Heizwasserkreislauf der Begleitheizung, die die optimale Fließfähigkeit sicherstellt, muss konstant bei 50 - 51 °C liegen. Falls die Temperierung nicht genauestens stimmt, kristallisiert die Schokoladenmasse und verstopft die Rohre. Daraufhin muss die gesamte Produktion gestoppt und der betroffene Teil des Systems komplett gereinigt werden. Es entstehen nicht unerhebliche Kosten, denn dieser Vorgang ist aufwendig und zeitintensiv. Hier leisten die Temperatursensoren der Baureihe TN wertvolle Dienste und überwachen präzise die Temperatur des Heizkreislaufs. Alarm bei kleinsten Abweichungen Die Temperatursensoren basieren auf einem Pt-100- oder Pt-1000-Widerstandselement. Dieses wandelt die Messgröße Temperatur durch Widerstandsänderung in ein elektrisches Analogsignal um. Ein Mikroprozessor steuert die Auswertung des elektrischen Signals. Die aktuelle Systemtemperatur wird mittels LED-Display direkt an der Auswerteelektronik angezeigt. Sowohl Mikroprozessor als auch Anzeige erleichtern wesentlich die Handhabung. Mithilfe der Programmiertasten kann der Anwender die Werte für die Schaltpunkte, Hysterese und Messfenster auch ohne anliegende Systemtemperatur einstellen. Das vereinfacht die Installation und Inbetriebnahme. Von den Vorratstanks wird die Schokoladenmasse zur Temperiermaschine geleitet, die aus mehreren Wärmekammern besteht. Durch diese Kammern wird die Schokolade von unten nach oben gepumpt. Dabei wird eine genau festgelegte Temperaturkurve durchlaufen. Die Temperaturen sind rezepturabhängig und werden von der Temperiermaschine auf ein zehntel Grad genau gesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schokolade nach der Endverarbeitung einen seidigen Glanz und einen knackigen Bruch hat. Diese genaue Temperatur wird von einem ifm TN2531 überwacht und schlägt Alarm, wenn sie um 0,5 °C abweicht. Warm und kalt – gießen und verpacken Als nächster Produktionsschritt erfolgt das Gießen der flüssigen, aromatisch duftenden Schokolade in die entsprechenden Tafel- 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015

ZU TROCKEN? formen. Hier wird die in den Formen befindliche Masse mit Kühlwasser auf sechs bis neun Grad Celsius gekühlt. Diese Temperatur ist erforderlich, damit die gegossenen Tafeln aus ihren Formen durch rhythmisches Rütteln gelöst werden können. Der hier eingesetzte Temperatursensor TN2531 besitzt eine Einbaulänge von 45 mm bei einem Durchmesser von 8,2 mm. Er ist robust und weist eine hohe Druckfestigkeit von bis zu 300 bar auf. Der Messbereich beträgt - 40…+ 150 °C. Unterhalb der Vor-Ort-Anzeige befinden sich versenkte Einstelltasten. So ist ein versehentliches Verstellen so gut wie ausgeschlossen. Anschließend erfolgt die Verpackung. Auch hier müssen bestimmte Temperaturen eingehalten werden, denn es existiert nur ein enges Zeitfenster. Dieses wird ständig kürzer, je höher die Außentemperatur steigt. Die kritische Lufttemperatur beträgt 22 - 23 °C. Steigt die Umgebungstemperatur im durch Plexiglasscheiben abgeschirmten Produktionsbereich über diesen Grenzwert – z. B. durch die Besucherströme, denn jeder Mensch strahlt Wärme ab – wird Alarm ausgelöst und eine Hupe ertönt. Ein Temperatursensor der Bauart TN leistet dann auch an dieser Stelle zuverlässige Dienste. Das A und O bei der Erzeugung einer Qualitätsschokolade ist die permanent präzise Temperaturüberwachung, sowohl im Warm- als auch im Kaltbereich. Die komplette Fabrikation ist dabei höchst sensibel zu handhaben, damit die empfindlichen menschlichen Geschmacksnerven sich an einer wohlschmeckenden und aromatischen Schokolade erfreuen können. Fotos: Aufmacher/Hintergrund Fotolia www.ifm.de NICHT FÜR UNSERE TAUPUNKT- MESSUMFORMER. EE371 - Kompakter Taupunktmessumformer » Messbereich -60...60°C Td » Druckeinsatzbereich 0...100 bar » 0...1 / 5 / 10 V oder 4...20 mA Ausgang 01 Die Systemtemperatur der Begleitheizung muss zwischen 50 und 51 °C betragen; nur so kann eine optimale Fließgeschwindigkeit gewährleistet werden TAUPUNKTMESSUMFORMER FÜR NIEDRIGE TAUPUNKTE Taupunktmessumformer von E+E Elektronik ermöglichen die exakte Messung von Taupunkten bis -60 °C Td bei einem Druckeinsatzbereich bis zu 100 bar. Ein spezielles Autokalibrationsverfahren sorgt für eine hohe Genauigkeit von