News. Zucker 7. Verbrauch an ph-elektroden bei der Raffinierung von Rohrzucker. Perspektiven in der Prozessanalytik. INGOLD Leading Process Analytics

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1 Zucker 7 Perspektiven in der Prozessanalytik News INGOLD Leading Process Analytics Verbrauch an ph-elektroden bei der Raffinierung von Rohrzucker Eines der lästigsten Probleme der Zuckerraffinierung, besonders während der Carbonatation, ist die ständige Elektrodenwartung, die für eine reibungslose Prozesssteuerung erforderlich ist. Der Problemlöser von METTLER TOLEDO ist die speziell für raue Bedingungen, längere Haltbarkeit und geringeren Wartungsaufwand ausgelegte ph-elektrode InPro Die Zuckerindustrie in Großbritannien Die britische Zuckerindustrie wird von zwei nationalen Konkurrenten dominiert. Der größte Konzern konzentriert sich auf die Verarbeitung der gesamten britischen Zuckerrübenernte von ca. 9 Mio. t. Das andere Unternehmen ist internationaler orientiert, verfügt über ein breiter gefächertes Produktportfolio, und ist einer der größten Hersteller von Rohrzucker in Europa. Abgesehen vom weißen Zucker umfasst die Herstellung eine Vielzahl von Rohrzuckern, u. a. die dunklen und weichen, zum Backen bevorzugten Arten wie z. B. Demerara, Muscovado, Turbinado, sowie Melasse und Sirups. Probleme mit zu hohem Elektrodenverbrauch Während der Raffination müssen die ph-elektroden extrem widrige Umstände mit hohen Temperaturen über 90 C und äußerst aggressive Schleiffeststoffe aushalten. Unser Kunde hatte mit unbeständigen Messwerten und einem hohen Elektrodenverbrauch zu kämpfen, die auf diese raue Umgebung zurückzuführen waren und in der Vergangenheit dazu geführt hatten, dass die Elektroden nie mehr als 1 Woche hielten. Die von METTLER TOLEDO angebotene Lösung METTLER TOLEDO riet dem Kunden zur Problemlöser-Elektrode InPro 2000 mit Friscolyt-B Flüssigelektrolyt und dem Transmitter ph Aus Kontrollgrün-

2 den verwendet der Kunde jetzt zudem den Transmitter M 700 mit ph 2700-Modulen. Den flüssigkeitsgefüllten Sensor wählte man wegen der harten Einsatzbedingungen und weil er dem Kunden Flexibilität bei Überdruckveränderungen und bei der Verwendung unterschiedlicher Referenzelektrolyte wie Calcolyt bot. Der Transmitter M 700 mit seinen ausgezeichneten Kommunikationsmerkmalen wurde vorgeschlagen, um einen Signalausgang zum PLS (Prozessleitsystem) zu schaffen, und aufgrund der vielfältigen Diagnosemöglichkeiten, die den Gerätetechnikern Informationen über die Elektrode in Bezug auf Betriebsdauer und Wartungsfunktionen liefert. Steuerung der Carbonatationsphase Die Ausrüstung wird hauptsächlich bei der Carbonatation verwendet, wo dem Produkt Kalkmilch beigegeben wird, um die Ausfällung von Unreinheiten zu unterstützen. Die Steuerung dieser Phase erfolgt mittels ph-wert-überwachung, wobei das 4 20 ma Transmittersignal zur Steuerung der Kalkdosierung in das PLS zurückgemeldet wird. Größere Prozesszuverlässigkeit Die Elektroden halten nun 3 4 Wochen, und nicht höchstens 1 Woche, wie bei früher verwendeten Marken. Die InPro 2000 von METTLER TOLEDO bietet stabilere ph-messwerte und verbessert so die Zuverlässigkeit dieses wichtigen Kontrollparameters. Der Kunde hat zum Ausdruck gebracht, dass er den aktuellen ph-messwerten vertraut. Die Reinigung / Kalibrierung erfolgt einmal wöchentlich, was man für diese Applikation bei Verwendung der InPro 2000 für ausreichend befand. Warum wählte man METTLER TOLEDO? Der Kunde verlangte ein Produkt, das der harten Applikationsumgebung standhielt und preislich immer noch attraktiv war. Die Ausrüstung musste von einem vertrauenswürdigen Hersteller kommen, der bei Bedarf Absicherung und Unterstützung bot. Der internationale Ruf von METTLER TOLEDO als Problemlöser gab dann den Ausschlag. Eine willkommene Amortisation Der Kunde nutzt die Diagnosefähigkeiten des ph 2500 und des M 700, um festzustellen, wann eine Reinigung / Kalibrierung erforderlich ist, und um die Betriebsdauer der Elektroden zu prognostizieren. Diese Informationen sind für die Wartungsplanung wichtig und gehen mit einer höheren Produktivität einher. Der jetzt geringere Aufwand für die Wartung jedes Messpunkts und der geringere Elektrodenverbrauch tragen zu erheblichen Kosteneinsparungen bei. MTP01 ph-elektrode InPro MTP02 Transmitter M Transmitter M 700 Herausgeber Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker Urdorf, Schweiz Bilder MarCom-Archive 8902 Urdorf, Schweiz Zuckerfabrik Aarberg, Schweiz UNICA, Brasilien Technische Änderungen vorbehalten. Mettler-Toledo AG 06/06 Gedruckt in der Schweiz. 2 METTLER TOLEDO Zucker News

3 ph-elektrode in rauer Umgebung InPro 3250 Erfolgreiche ph-messung bei Reduzierung der Prozesskosten in der Carbonatation Bei der Reinigung von Rohzuckersaft aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben wird Kalk bei erhöhter Temperatur in einem als Carbonatation bekannten Prozess verwendet. Neueste Entwicklungen bieten eine machbare Lösung für alte Probleme bei der Inline-pH-Messung in diesem hoch alkalischen Hochtemperaturprozess. Problematik und Lösungen Zucker entsteht in einem Ätzverfahren bei Temperaturen bis 100 C und erfordert fast in jeder Phase eine strenge Kontrolle des ph-werts, besonders während der Carbonatation. Die harten Prozessbedingungen stellten derart extreme Anforderungen an die herkömmliche Messausrüstung, dass Inline-/Online-Messungen unter der geringen Haltbarkeit der Elektroden litten. Neueste technische Fortschritte, besonders beim Elektroden-/Sensordesign und spezieller Zusatzausrüstung mit einem hohen Automationsanteil erlauben nun Inline-pH-Messungen in Echtzeit direkt am Messpunkt, was die Lebensdauer der Elektroden erheblich verlängert. ph-messungen während der Carbonatation Die Reinigung von Rohzuckersaft erfolgt in der Regel in zwei separaten Carbonatationsphasen unter Verwendung von Kalkmilch, Ca(OH)2 und CO2 bei Temperaturen zwischen 77 C und 100 C. Der ph-wert steigt leicht auf 11, bevor er am Ende auf etwa 8 fällt. Die Kombination aus hoher Basizität, hoher Temperatur, hoher Viskosität und den Schmirgeleigenschaften des Mediums stellt Sensoren auf die Probe. Entwicklungen in der ph-elektrodentechnik Mit den modernen, widerstandsfähigen INGOLD-Sensoren wurde es in Verbindung mit automatischen Reinigungs- und Kalibrierungssystemen möglich, die ph-elektrode direkt in den Prozess einzuführen und in Echtzeit klare Messwerte zu erhalten. Als Folge sinken die Kosten für Ersatzelektroden ganz erheblich. Empfohlene ph-elektrode InPro 3250 METTLER TOLEDO bietet Spezialmodelle von ph-elektroden an, die auch bei höheren Temperaturen konsistent und zuverlässig arbeiten, und die Sensoranschlüsse mit höherer Abschliff- und Anlagerungsbeständigkeit aufweisen. Bei der Carbonatation wird die Verwendung der mit Flüssigelektrolyt gefüllten Elektrode InPro 3250 zusammen mit der Wechselarmatur InTrac 777 e empfohlen. Diese ph-elektrode ist auch zum Transmitter ph 2100 e kompatibel. Die Messstrecke kann mit einem automatischen Reinigungs- und Kalibrierungssystem wie dem METTLER TOLEDO EasyClean komplettiert werden. Die für den industriellen Einsatz konzipierte ph-elektrode InPro 3250 ist überaus langlebig, wurde nach den neuesten technischen Standards entwickelt und hergestellt, und wird für Applikationen im Carbonatationsprozess bei Vorliegen von Partikeln und aggressiven Chemikalien unter hohen Betriebstemperaturen empfohlen. Die Kosten für die Wartung und den Austausch von Elektroden reduziert sich durch sie ganz erheblich. Diese Elektrode weist folgende prägnante Merkmale auf: Vorbedruckter Flüssigelektrolyt verhindert Eindringen von Prozessmedium in das Bezugssystem. Der permanente Überdruck hält das Diaphragma durch den konstanten Austritt geringer Elektrolytmengen geöffnet. Die Silberionensperre beugt Anlagerungen von Silbersulfid am Diaphragma vor. Temperaturkompensation durch integrierten Temperatursensor (P1000/ Pt1000). VarioPin (VP)-Steckverbindung (IP68). Robuste Armatur InTrac 777 e für Inline-Messungen Die empfohlene Wechselarmatur InTrac 777 e ist für kontinuierliche Inline-Messungen in industriellen Prozessen wie in der Zuckerindustrie ausgelegt. Mit ihr ist es möglich, den Sensor zur Wartung, Reinigung, Kalibrierung oder Auswechselung aus dem Prozessmedium zu entfernen, ohne den laufenden Prozess zu unterbrechen. Sie eignet sich für den Einsatz in Verbindung mit EasyClean-Systemen. Die Inline- Messung, bei der jedoch im Bedarfsfall ein schneller Zugriff auf den Sensor ohne Prozessunterbrechung möglich ist, spart nicht zuletzt erhebliche Kosten. Automatisierte Sensorwartung ein vernünftiges Messstellen- Update Kurz- oder langfristige Kaschierungen / Anlagerungen von zuckerfremden Sub- METTLER TOLEDO Zucker News 3

4 stanzen und klebrigem Sirup am Sensor sind ein ständiges Ärgernis. Zur Umgehung der manuellen Reinigung und Kalib rierung hat METTLER TOLEDO ein hoch wirksames Gegenmittel in Form des Reinigungsautomaten EasyClean entwickelt. Durch die Einbindung der pneumatischen Wechselarmatur im Zusammenspiel mit dem EasyClean-System lässt sich die normale Wartung mit vollautomatischer Reinigung, Prüfung und Kalibrierung der Elektroden / Sensoren jetzt direkt am Messpunkt realisieren. Die Wartungszyklen mit Spülung der Sensorflächen mit Wasser oder einer benutzerdefinierten Reinigungslösung, gefolgt von einer Kalibrierung, werden über einen programmierbaren Timer ausgelöst. Diese Entwicklung hat insgesamt zu einer deutlichen Verbesserung bei der ph-steuerung des Carbonatationsprozesses geführt und bietet erhebliche Kosteneinsparungen in der Messstellenwartung. Die Zyklen lassen sich über Timer frei programmieren, und die zur Elektrodenreinigungszeit ohne ph-signal wird so kurz wie möglich gehalten. Mit dem EasyClean 350 e wird eine längere Lebensdauer des Sensors und eine Senkung des Ersatzteilbedarfs erreicht. Die Automatisierung der Messstelle entlastet die Bediener in Produk tionsstosszeiten ganz enorm. Dedizierter ph-transmitter 2100 e Der Transmitter ph 2100 e ist ein kostengünstiges Gerät mit 2 oder 4 Stromausgängen, das speziell für zuverlässige und exakte Messungen in industriellen Hochleistungsanwendungen entwickelt wurde. Es bietet eine permanente Überwachung der Sensor- und Geräteleistung mit Sensor-Diagnostik (SensoCheck ). Die Bedie nung erfolgt über Piktogrammauswahl. Das Gerät verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle zur Steuerung des EasyClean-Systems. Sie ist speziell an Inline-Kalibrierroutinen angepasst. InTrac 777 e Transmitter ph 2100 e EasyClean 350 e zuverlässige und automatische Reinigung und Kalibrierung Für harte Anforderungen in der Zuckerindustrie wie im Carbonatationsprozess eignet sich das EasyClean-System 350 e. EasyClean 350 e ist ein robustes und bewährtes, vollautomatisches System. Die extreme kompakte und stabile Bauweise garantiert eine sichere Applikation bei aggressiven Reinigungschemikalien und hohen Temperaturen. Die effektive Rei nigung und Kalibrierung garantiert exakte ph-messungen für eine optimale und präzise Kalk- und CO2-Dosierung. EasyClean 350 e MTP03 ph-elektrode InPro MTP04 Transmitter ph 2100 e MTP05 Wechselarmatur InTrac 777 e MTP06 Reinigungssystem EasyClean METTLER TOLEDO Zucker News 4

5 Glasfreie ph-messung InPro 3300 Höhere Prozesssicherheit durch unzerbrechliche ISFET ph-elektrode InPro 3300 Der ph-wert von Zuckersaft muss während der Reinigung in jeder Prozessstufe überwacht werden, um die höchst mögliche Qualität in Bezug auf Größe und Regelmäßigkeit der Kristalle zu erreichen. Im Hinblick auf eine hohe Prozess- und Produktsicherheit wurde der glasfreie ISFET- Sensor installiert Hintergrundinformationen Brasilien ist der weltgrößte Hersteller von Zuckerrohr. Das Land produziert etwa 300 Mio. t Zuckerrohr pro Jahr, wovon ca. 55% zu Alkohol und 45% zu Zucker verarbeitet werden. Was übrig bleibt, die Bagasse, wird durch Verbrennen in elektrische Energie umgewandelt. Der produzierte Alkohol findet, entweder pur oder in einer Benzinmischung Verwendung als Fahrzeugkraftstoff. Der Export dieser Rohstoffe steigt immer noch an, besonders was den Alkohol (Ethanol) betrifft. Unser Kunde Unser wichtiger Kunde ist seit 90 Jahren Marktführer für raffinierten Zucker in Brasilien. Sein Gesamtumsatz betrug 2005 etwa 1,2 Mrd. US$. Der Jahresausstoß erreicht t, von denen ca. 15% exportiert werden. Anwendungen Der Herstellung von kristallinem Rohzucker in einem Standardprozess schließen sich bis zum Endprodukt Raffinade weitere Prozessstufen an: Auflösung und Reinigung des Kristallzuckers. Dies ist die erste Prozessstufe, in der Kristallzucker in Wasser aufgelöst wird. Die entstehende Saftlösung wird einer weiteren Reinigung unterzogen. Verdampfung und Verfestigung. Dieser Saft wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, dann in Mischer geför dert, wo er eine warme, feuchte Zuckermasse bildet. Die Kristalle sind in dieser Stufe formlos. Trocknung und Abkühlung. Die feuchte Masse wird zu Trocknern gefördert und Heiß- und Kaltluftduschen ausgesetzt, durch die sich die Kristalle bilden. Screening. In dieser letzten Stufe werden Agglomerate ausgesiebt, um eine hohe kristalline Gleichförmigkeit zu erzielen. Besonderheiten Die permanente ph-messung erfolgt im Zuckersaft bei ca. 75 C. Das Medium hat jedoch eine sehr geringe Leitfähigkeit (< 1 μs/cm), was als solche die Messung erschwert, besonders für Glaselektroden. Kundenerwartungen Unser Kunde verwendete an diesem Messpunkt Ausrüstung eines Mitbewerbers, hatte jedoch bei den eingesetzten Glaselektroden Bedenken wegen einer möglichen Prozess-/Produktkontamination durch Elektrodenbruch, und natürlich wegen der teuren Konsequenzen. Diese Unsicherheit ließ ihn nach Alternativen suchen. Er stieß auf unseren ISFET, ein glasfreies ph-elektrodenmodell, das eine höhere Prozesssicherheit bot. Auswahl der Messstelle Man entschied sich, eine komplette Messstelle mit der ISFET-Elektrode, und zwar dem glasfreien ph-sensor InPro 3300 auszurüsten. Wegen der besonderen Eigenschaften des Mediums, die eine regelmäßige Wartung des Sensors erfordert, schlugen wird dazu die Wechselarmatur InTrac 777 e vor. Als Überwachungsinstrument wählten wir den vielseitigen, sehr zuverlässigen Transmitter ph 2100 e mit seinen besonders weit gefächerten Diagnose- und Steuerungsoptionen. Resultate und Ausblick Die ISFET-basierte Messstelle funktionierte äußerst zufrieden stellend, und die Leistung ist sehr wohl vergleichbar mit jener von Glaselektroden. Der größte Kundennutzen besteht in der gewährleisteten Prozesssicherung ohne Gefahr eines Glasbruchs. Die Verwendung unserer Elektrode an bis zu sieben weiteren Messpunkten wird gerade geprüft. MTP07 ph-elektrode InPro MTP08 Wechselarmatur InTrac 777 e MTP09 ph-transmitter 2100 e 5 METTLER TOLEDO Zucker News

6 EXTRA TOUR METTLER TOLEDO im Dialog Unter dem Motto «Extra Tour METTLER TOLEDO im Dialog» fuhr ein spezieller Informations-Truck vom 30. März bis 30. Juni 2006 durch ganz Deutschland und die angrenzende Schweiz sowie das grenznahe Österreich. Direkt an den rund 50 Firmenstandorten konnten Anwender und Interessenten das Lösungs-Portfolio von Wägetechnik, Prozess- und Laboranalytik mit dem Extra von METTLER TOLEDO kennen lernen. Anwender und Interessenten hatten die Möglichkeit mit dem Team von METTLER TOLEDO ihre spezifischen Fragestellungen zu diskutieren und vom Know-how der METTLER TOLEDO Branchenspezialisten zu profitieren. Natürlich wurden auch die neuesten Lösungen im Produkt-Portfolio präsentiert. Außerdem konnten sich die Besucher der Extra Tour in kurzen Vorträgen informieren, wie man in der Praxis Zeit und Geld durch gezielte Optimierung von Prozessen sparen kann. Neben der spezifischen Anwendungsberatung steht METTLER TOLEDO besonders für seinen Extra-Service, der weit über Wartung und Reparatur hinausgeht. Hierzu zählen Fachseminare, Workshops und Beratung sowie Lösungen zu Validierungs-Support und Qualitätsmanagement. Mettler-Toledo GmbH Prozessanalytik Ockerweg 3, D Gießen Tel Fax Mettler-Toledo Ges. m. b. H. Südrandstraße 17, A-1230 Wien Tel Fax infoprocess.mtat@mt.com Mettler-Toledo (Schweiz) AG Im Langacher, Postfach CH-8606 Greifensee Tel Fax info.ola.ch@mt.com Die Philosophie von METTLER TOLEDO basiert auf Qualität und Lösungsorientierung. Die Anwender finden in METTLER TOLEDO einen Partner, der mit ihnen individuelle Lösungskonzepte erarbeitet, bei der Auswahl der passenden Systeme berät und zuverlässigen Service bietet. Besuchen Sie uns im Internet