Endress+Hauser InDesign CS2 Template

Inline-Messung in Maischen
pH- und Dichtemessung überwachen Stärkeaufschluss
und Vergärung
Maischebottich mit pH-Wechselarmatur Cleanfit P
Die Forschungs- und Lehrbrennerei der Universität Hohenheim
dient dem Lehrstuhl für Gärungstechnologie zur Übertragung der
neuesten Forschungserkenntnisse
aus dem Labor in den industriellen
Maßstab. Die Tätigkeitsschwerpunkte liegen in der Hefeforschung, sowie der Bioethanol- und
Biogasherstellung aus stärke- und
cellulosehaltigen Rohstoffen.
Liquiphant Dichte misst online die Dichteverläufe am Laborfermenter
Bei der Verarbeitung von stärkehaltigen Rohstoffen hängt
die Alkoholausbeute vom vollständigen Aufschluss der
Stärke und einer optimalen Vergärung ab. Enzyme und
Hefen benötigen dazu optimale pH-Bedingungen. Um die
Prozesse zeitnah online verfolgen zu können, werden zur
Überwachung des pH-Wertes und der Dichte Inline-Sensoren von Endress+Hauser eingesetzt.
In der Brennerei ist der Betrieb mit hohen Luftfeuchtigkeiten
(Dampf, Kondensat) und Raumtemperaturen verbunden. Diese
Umgebungsbedingungen verursachten in der Vergangenheit
Störeinflüsse an hochohmigen pH-Elektrodensteckköpfen oder
Messkabeln zwischen Elektrode und Messumformer. Dazu kam
die umständliche Vor-Ort-Kalibrierung am Maischebottich und
Hefesammelgefäß, die wegen der räumlichen Entfernung zwischen dem Messumformer in der Schaltwarte und der Messstelle
nur von zwei Personen durchgeführt werden konnte. Der hohe
Feststoffgehalt der Maischen (14 – 18 % Trockensubstanz) und
die darin enthaltenen Zucker und Eiweiße stellen zudem hohe
Anforderungen an die Lebensdauer der pH-Elektrode und das
Dichtungssystem der Armatur.
Scale-up-Versuche am Laborfermenter für Verfahrens- und
Prozessoptimierungen konnten bis vor kurzem nur offline durch
eine HPLC-Zuckeranalyse begleitet werden. Die Ergebnisse stehen
erst Stunden später zur Verfügung und liefern nur für den Zeitpunkt der Probennahme Informationen aus dem Prozess.
Die Anforderungen
des Kunden:
• Ausfallsichere pHWertübertragung in
feuchter Außenumgebung
• Hohe Standzeit der
pH-Elektrode in
eiweiß- und zuckerhaltigem Medium
• Lückenlose
Überwachung des
Stärkeaufschluss
und Gärverlaufs
• Beurteilung von
Verfahrensoptimierungen durch
Inline-Dichtemessungen
pH- und Dichtemessung in Maischen
Unsere Aufgabenstellung
Die alten pH-Messstellen mit
analoger pH-Messwertübertragung sollten durch ein
System ersetzt werden,
welches absolut feuchtigkeitsunempfindlich ist. Die
Kalibrierung muss einfach
und schnell von einer Person
alleine durchführbar sein.
Spelzen, faserige Bestandteile
und Anbackungen an der pHElektrode dürfen das Dichtungssystem der Armatur nicht
beeinträchtigen. Das System
inklusive Reinigung soll vollautomatisch von der Schaltwarte aus bedienbar sein.
Am Laborfermenter soll der
Stärkeaufschluss und die Vergärung von Getreidemaischen
Inline durch eine Dichtemessung verfolgt werden. Die
Ergebnisse müssen lückenlos aufgezeichnet und für
anschließende Auswertungen
mittels PC visualisier- und
archivierbar sein.
Die einzelnen Schritte der Maßnahmenumsetzung
1
Memosens-Technologie ersetzt alte analoge pH-Messwertübertragung und Vor-Ort-Kalibrierung
Dank digitaler Signal- und induktiver Energieübertragung ist die
pH-Messung absolut unempfindlich gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen. Ein Chip im Elektrodenkopf speichert die Kalibrierdaten,
pH-Elektroden können somit im Labor kalibriert und einsatzbereit
bevorratet werden.
2
pH-Elektrode mit schmutzabweisendem Teflondiaphragma
Die Orbisint pH-Elektrode CPS11D hat sich seit 6 Jahren im
Brennereibetrieb bestens bewährt. Die Reinigungsmöglichkeit in
der Armatur Cleanfit P verlängert die Standzeit der Elektrode im
zucker- und eiweißhaltigen Medium zusätzlich signifikant.
3
Wechselarmatur Cleanfit P mit pneumatischem Antrieb
und Spülanschluss
Die Armatur CPA473 kann vollautomatisch in den Prozess
gefahren werden. Ein Spülanschluss ermöglicht zeitintervallgesteuert die Reinigung der pH-Elektrode. Anbackungen, Spelzen
und faserige Feststoffe, die das Dichtungssystem beeinträchtigen,
können sich nicht anlagern.
4
Liquiphant Dichte verfolgt Stärkeaufschluss und Vergärung
am Laborfermenter
Der Sensor erfasst die von der Mediumsdichte abhängige Resonanzfrequenz seiner Schwinggabel. Damit errechnet der Dichterechner FML621 die Dichte. Mit der ReadWin® 2000 Software
sind die Ergbenisse am PC visualisier- und archivierbar.
„Die Online-Messung der Dichte mit dem Messsystem Liquiphant FML621 ermöglicht es uns, nun
die Fermentationsleistung unterschiedlicher Hefen in verschiedenen Fermentationssubstraten und
unter verschiedenen Fermentationsbedingungen objektiv und lückenlos zu vergleichen. Damit steht
uns ein effizientes Werkzeug zur Optimierung von Ethanol-Fermentationen zu Verfügung.“
PD Dr. Thomas Senn
Universität Hohenheim,
Wissenschaftlicher
Mitarbeiter der
Forschungs-/Lehrbrennerei
12.06/SC-D
Deutschland
Endress+Hauser
Messtechnik
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Colmarer Straße 6
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