auch die Zuverlässigkeit der Messung gewährleistet.

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1 Zucker 11 Perspektiven in der Prozessanalytik News INGOLD Leading Process Analytics ph-messung verbessert die Ausbeute bei der Süßstoffproduktion Der Einsatz der ph-elektrode InPro 4250 machte sich in weniger als einer Woche durch bessere Prozesskontrolle, höhere Genauigkeit und Verkürzung der Prozesszeit bezahlt. Unternehmenshintergrund Dieses US-Unternehmen gehört zu den führenden Herstellern von Süßstoffen auf der Basis von Mais. Das Werk beinhaltet mehrere Fertigungslinien, in denen verschiedene Produktionsprozesse durchgeführt werden. Die Abläufe sind sehr komplex und erfordern eine strikte Kontrolle der Betriebsparameter, um Sicherheit, Qualität und Ertrag zu gewährleisten. Einer dieser Parameter ist der ph-wert. Beschreibung der Anwendung Der ph-wert ist wichtig für den korrekten Betrieb im Großteil des Werks. Verschiedene Fertigungsabläufe stellen Herausforderungen dar, die eine ph-kontrolle erschweren. Daraus folgt, dass bei diesen Vorgängen Redundanz eine Grundvoraussetzung darstellt, die sowohl die Genauigkeit, als auch die Zuverlässigkeit der Messung gewährleistet. Probleme und Zielstellungen An einem besonders komplizierten Kontrollpunkt im Prozess herrschen 54,4 C bei 5 bar sowie eine konstante Wirbelströmung. Die abrasive Prozessflüssigkeit führt zu Anlagerungen, enthält einen hohen Gehalt an organischen Stoffen und Salz, die die ph-messung erschweren. Dieser Messpunkt verursachte hohe Wartungskosten. Dazu erwiesen sich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung nicht immer als zuverlässig. In Anbetracht der vorhandenen Probleme und des Wartungsaufwands entschied sich der Kunde, einen Austausch der ph-kontrolltechnologie in der Fertigungslinie für Süßstoff in Betracht zu ziehen. Der Ertrag des Werks ist abhän-

2 Herausgeber Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker Urdorf, Schweiz gig vom Grad der ph-kontrolle. Bei jeder Charge besteht eine direkte Beziehung zwischen dem Produktionsprofil und dem ph- Profil. Außerdem reguliert der im Prozess vorhandene ph-wert die Menge an zuzugebenden Chemikalien und die Spülzeiten. Eine zuverlässige und genaue Kontrolle des ph-werts ist also unerlässlich für Sicherheit und Produktionsertrag des Werks. Erwartungen des Kunden Der Kunde beabsichtigte, einen Messkreislauf zu installieren, der eine Genauigkeit des Messpunkts liefern sollte, die an redundanten Messpunkten bestätigt und mit Hilfe von off-line-geräten verifizierten Werten übereinstimmten. Er benötigte zudem eine mit Schleifenstrom betriebene Einheit, die den FM-Anforderungen Class I, Div 1 entsprach. Die Prozesse enthalten organische Stoffe, Salze und korrosive Komponenten, so dass medienberührte Teile aus Hastelloy C-22 und Kalrez-Elastomere chemischen Angriffen im Prozess widerstehen mussten. Da die Lösungen eine beharrliche Tendenz zur Verunreinigung der Elektrode zeigten, waren Wechselarmaturen gewünscht, um während des Betriebs sicheren Zugang zum Prozess ohne Unterbrechung zu ermöglichen. Die METTLER TOLEDO-Lösung InPro 4250 Mettler-Toledo Ingold stellte eine Lösung vor, die unsere InPro 4250-pH-Elektrode mit Polymerreferenzsystem in Kombination mit einer InTrac 777 e-wechselarmatur und einem mit Schleifenstrom betriebenen 2100 e-2xh-transmitter mit HART -Kommunikation umfasste. Die InPro 4250-pH- Elektrode verfügt über einen festen Gelkern für das Referenzsystem. Diese einzigartige Bauweise ermöglicht es, auf ein herkömmliches Keramikdiaphragma zu verzichten. Da es im Prozess zur Elektrodenverschmutzung kommt, ist eine Verstopfung des Referenzdiaphragmas unvermeidlich. Durch den Verzicht auf das Diaphragma konnte Mettler-Toledo Ingold eine bessere ph-lösung mit verlängerter Lebensdauer anbieten, weil ein Fehlerpotential der ph-elektrode wegfiel. InTrac 777 e Ein Schlüsselfaktor für die bestmögliche Lösung: Die Wechselarmaturen von Mettler-Toledo Ingold haben eine dreifache Abdichtung gegenüber dem Prozess, so dass der Kunde die Elektrode sicher und problemlos aus dem Prozess entfernen kann, ohne dass es zu Unterbrechungen kommt. Der pneumatische Betrieb der Armatur ermöglicht es dem Kunden, das System zu automatisieren und die Zeit, in der Angestellte dem Prozess und den Prozessbedingungen ausgesetzt sind, zu minimieren. Transmitter 2100 e Der 2100 e-2xh-transmitter wurde gewählt, da er ein anwenderfreundlicher, mit Schleifenstrom betriebener Transmitter ist, der die Anforderungen des Kunden nach einer Class I, Div. 1 FM-Zertifizierung erfüllt. Außerdem bot der Transmitter HART -Kommunikation sowie eine hoch entwickelte Diagnostik zur Rückverfolgung der Leistung des ph-sensors. Zufriedener Kunde bestellte zusätzliche Messsysteme In diesem Werk gibt es mehrere Fertigungslinien. Im spezifischen Prozess sind drei ph-kreisläufe vorhanden. Die Kontrollbedingungen für den ph-wert sind sehr kompliziert. Allerdings gibt es diverse andere Prozesse im Werk, bei denen weniger anspruchsvolle ph-kontrollparameter vorhanden sind. Auch in diesen 20 anderen Anwendungen werden die ph-messungen von Mettler-Toledo Ingold erfolgreich eingesetzt. Amortisation und Erfolg gehen Hand in Hand Die ph-prozesslösung von Mettler-Toledo Ingold wurde installiert, obwohl noch etwas Skepsis herrschte, ob sie die Leistung der vorhandenen Technologie wirklich übertreffen würde. Zum Zeitpunkt der Installation war der ph-wert der einzige sich verändernde Parameter im Prozess. Nach der ersten Charge stellt der Produktionsmanager eine erhebliche Verbesserung der ph-kontrolle fest. Der Parameter wurde wesentlich strenger kontrolliert als bei der zuvor eingesetzten Technologie, und das Werk konnte diese wesentlich genauere Kontrolle des ph-werts feststellen. Bilder MarCom-Archiv 8902 Urdorf, Schweiz Zuckerfabrik Aarberg, Schweiz Stärke- und Süßstofftechnologie Wassertechnologie Technische Änderungen vorbehalten. Mettler-Toledo AG 07/08 Gedruckt in der Schweiz. Armatur InTrac 777 e InPro 4250 neu InPro 4260 Transmitter ph 2100 e 2 METTLER TOLEDO Zucker News 11

3 Die gesteigerte Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Messpunkts erlaubte es, die Werksvorgaben strikt einzuhalten. Einer der ausschlaggebenden Zusatzstoffe ist teuer, eine verbesserte ph- Kontrolle bedeutete eine erhebliche Reduzierung seiner Verwendung, was zu beträchtlichen Einsparungen führte. Außerdem konnten die Prozesszeit verringert, die Spülzeiten minimiert und der Ertrag gesteigert werden. Alle diese Verbesserungen führten zu erheblichen Kosteneinsparungen beim Kunden. Die Installation der ph-messungen hatte sich innerhalb weniger als einer Betriebswoche ausgezahlt. Aktueller Betrieb Die Systeme wurden Ende 2006 eingebaut und funktionieren seither einwandfrei im Prozess. Die Lebensdauer der Elektroden hat sich gegenüber der zuvor verwendeten Technologie vervierfacht. Die pneumatische Wechselarmatur reduzierte die Wartungszeit auf die Hälfte. Zudem stellt diese Installation eine Schnittstelle für zukünftige Reinigungs- und Kalibriersysteme dar. Der Kunde ist mit Betrieb, Leistung, Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Mettler- Toledo Ingold-Lösung sehr zufrieden. MTP01 ph-elektrode InPro 4260 (Nachfolger der InPro 4250) / inpro4260 MTP02 ph-transmitter ph 2100 e / ph2100e MTP03 Wechselarmatur InTrac / intrac777 ph- und Leitfähigkeitsmessungen zum Schutz von Membranen bei der Umkehrosmose Die ph-elektrode InPro 4800 und der Leitfähigkeitssensor InPro 7001 von METTLER TOLEDO werden bei der Umkehrosmose effizient für die Überwachung vorgelagerter Vorgänge und zur Vorbehandlung eingesetzt. Vorbehandlungsüberwachung Vorbehandlung Das Filtern, Enthärten und Entfernen von Chlor ist bei der Vorbehandlung für Umkehrosmoseanwendungen zur Wasserreinigung, zum Schutz der Membranen und für die sofortige Wirkung der Umkehrosmose von großer Bedeutung. Eine erfolgreiche Vorbehandlung verringert die Kosten, da die Leistung pro Phase und Membran verbessert und die Lebensdauer der osmotischen Membran erhöht werden. Überwachung von Oxidantien wie z.b. Chlor Redox und ph sind wichtige Faktoren für die Leistung und Lebensdauer von Osmosemembranen. Diese sind gegenüber Oxidantien wie Chlor, Brom, Ozon und Wasserstoffperoxid sehr anfällig. Je nach gewähltem Membrantyp schwanken die akzeptablen ph-werte zwischen 4 und 6. Typische Osmosemembranen bestehen aus Celluloseacetat oder Polyamid. Deshalb gibt es erhebliche Abweichungen beim idealen ph-wert für die Vorbehandlung. Besonders Polyamidmembranen sind selbst bei geringen Anteilen von Chlor im Wasser durch Oxidation gefährdet. Daher gilt Dechlorierung als wichtiger Teil der Vorbehandlung. Zur Überwachung der Vorbehandlung werden zwei Methoden gleichzeitig angewendet: Redoxmessung und ph-messung. Bei der indirekten Redoxmessung muss der ph-wert konstant gehalten werden. Der Redoxwert ist nicht nur von der Menge der Oxidantien, sondern auch von ihrer Wirkung abhängig. Ein niedriger Redoxwert löst das Problem nicht, da er Indiz für eine starke biologische Aktivität sein kann, die u. U. zur Belagsbildung auf den Membranen führt. Kontrolle der Umwandlung von CO2 in Carbonat und Bicarbonat Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Vorbehandlung ist die Überwachung der Umwandlung von CO2 in Carbonat und Bicarbonat. Diese Umwandlung wird durch Zugabe von Natronlauge ausgelöst und kann mit einer ph-elektrode überwacht werden. In Wasser mit einem geringen ph- Wert können die CO2-Werte bei bis zu ppm liegen. Da CO2 als kleines gasförmiges Molekül vorliegt, diffundiert es problemlos durch die Osmosemembran. CO2 ist nur leicht ionisiert und tendiert zu einer starken Reaktion an den Anionentauscherstellen in der Deionisierungskartusche, wodurch die erwartete Lebensdauer der Kartusche erheblich sinkt. Deshalb sollte soviel CO2 wie möglich aus dem Wasser entfernt werden, damit die volle Lebensdauer der Kartusche erhalten bleibt. METTLER TOLEDO Zucker News 11 3

4 Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit ist die bequemste Methode zur Überprüfung von Wasserqualität und Membranleistung bei der Umkehrosmose. Reinwasser verfügt über eine sehr geringe Leitfähigkeit. Der Anteil an im Wasser gelösten ionisierten Stoffen (Salze, Säuren oder Basen) bestimmt seine Leitfähigkeit. Die meisten in Leitungs-, Oberflächen- und Grundwasser vorhandenen Verunreinigungen sind gelöste Mineralien, die zur Leitfähigkeit beitragen. Die METTLER TOLEDO-Lösung Ein Kunde erwarb 24 Messsysteme für ph und 16 Leitfähigkeitsmesssysteme zur Überwachung und Kontrolle der Vorbehandlung für Umkehrosmose-Anwendungen. und Basenlösungen ist sie für äußerst anspruchsvolle industrielle Anwendungen wie die Zuckerherstellung ideal geeignet. Die Elektrode ist inzwischen auch mit «Intelligent Sensor Management» (ISM) zur sofortigen Betriebsbereitschaft und mit hochentwickelter Diagnostik erhältlich. ph 2100 e PA-Transmitter Jedes ph-system besteht aus den folgenden Komponenten: Eine InPro 4800 ph-elektrode; Eine statische InFit 761 e-armatur; Ein ph 2100 e PA-Transmitter. Jedes Leitfähigkeitssystem besteht aus den folgenden Komponenten: Ein InPro 7001-Leitfähigkeitssensor; Eine statische InFit 761 e-armatur; Ein Cond 7100PA-Leitfähigkeitstransmitter. Merkmale des InPro 7001-Leitfähigkeitssensors Die werksseitig bestimmte Zellkonstante für maximale Genauigkeit ermöglicht effizienteste Kontrolle der Wasserqualität. Temperaturmessungen mit dem eingebauten Pt 1000, Klasse A sind schnell und genau. Der Sensor wird mit einem Pg 13,5-Anschluss und in Kombination mit einer In- Fit 761 e-armatur von METTLER TOLEDO in die Prozesslinie integriert. Statische Armatur InFit 761 ph-elektrode InPro 4800 Es ist zu erwarten, dass andere Werke der selben Unternehmensgruppe weitere phund Leitfähigkeitssysteme erwerben. Merkmale der InPro 4800 ph-elektrode Die InPro 4800 Elektrode ist die Topelektrode für kombinierte ph- und Temperaturmessungen. Sie wurde für Einsätze in Umgebungen mit hohen Temperaturen und Drücken sowie für bestimmte chemische Anwendungen mit entsprechend verunreinigter Umgebung konzipiert. Durch ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber oxidierenden Medien, Lösemitteln und Säure- Kundenvorteile Dem Kunden gelang es, mit der Prozessüberwachung von METTLER TOLEDO alle seine Anforderungen bei der Vorbehandlung zur Umkehrosmose zu erfüllen. Der Kunde empfand die Systeme von METTLER TOLEDO als: Effizient, zuverlässig und kostengünstig Effizient beim Schutz der osmotischen Membranen, dadurch Die Lebensdauer der Membranen verlängernd; sowie problemlos integrierbar in die bestehenden, auf einem PROFIBUS PA-Netzwerk basierenden, ferngesteuerten Kontrollsysteme und die bestehenden Kommunikationsprotokolle der Prozessgeräte. Leitfähigkeitssensor InPro 7001 MTP04 ph-elektrode InPro / inpro4800 MTP05 Leitfähigkeitssensor InPro / inpro7001 MTP06 Leitfähigkeitstransmitter Cond 7100 e PA / cond7100e METTLER TOLEDO Zucker News 11 4

5 Trübungskontrolle Erfolg für die METTLER TOLEDO-Lösung Verbesserte Trübungskontrolle mit dem Trübungssensor InPro 8400 Trübungsmessung im Prozesswasser aus der Nassschrotung erlaubt eine effiziente Arbeit der Kläranlageund erhöht die Verfügbarkeit. Produkthintergrund Stärke und modifizierte Stärke werden aus verschiedenen Ausgangsstoffen wie Mais, Weizen oder Maniok hergestellt. Zur Trennung der Stärke vom Ausgangsstoff sind aggressive Chemikalien und raue Prozessbedingungen notwendig. Prozess Während des Nassschrotens wird Mais in Einweichkesseln eingeweicht. Prozesswasser aus der Nassschrotung, das Schwefel dioxid und eine Kultur von Milchsäurebakterien enthält, wird als Einweichwasser verwendet. Am Ende der Einweichphase hat der Mais ungefähr 45 % des Wassers aufgenommen und einen gewissen Anteil an Trockensubstanz als lösliche Stoffe und ungelöste Partikel an das Einweichwasser abgegeben. Daraufhin wird das Einweichwasser in einen Einweichwasser-Verdunster abgesaugt. Erwartungen des Kunden Der Stärkeproduzent benötigte ein In-line- Trübungssystem, das ohne Aufwand im Nachlauf eines Verdunsters installiert werden sollte. Die Temperatur des Kondensats beträgt dort ca. 50 C bei Umgebungsdruck. Eine große Herausforderung stellten Luftbläschen dar, die jede Trübungsmessung stören. Daher musste der Sensor nach einem Entgasungstank bzw. einer Blasenfalle installiert werden. Installierte Lösung Ein InPro 8400-Trübungssensor mit ½" NPT-Durchflusssensor und einem Trb 8300 F/S-Transmitter. Der für Messungen in rauen Anwendungen entwickelte Durchflusssensor InPro 8400 besteht aus Edelstahl. Die medienberührten optischen Fenster werden aus korrosionsbeständigem Saphir hergestellt. Alle weiteren optischen Komponenten wie Lichtquelle und Detektoren werden durch Edelstahlgehäuse geschützt. Die robuste Bauweise erwies sich als Schlüssel zur Lösung der anspruchsvollen Messaufgabe. Vorteile für den Kunden Während des dreimonatigen Testlaufs lieferte das System zuverlässige und reproduzierbare Messergebnisse. Die Leistung des Systems erfüllte vollständig alle Anforderungen des Kunden. Die ständige Trübungsmessung im Kondensat verhindert, dass es in der Kläranlage zu Prozessabwässern mit einem hohen Gehalt an organischen Stoffen kommt. Dadurch arbeitet die Kläranlage effizient. Außerdem führt ein früher Alarm im Fall von Partikelübertrag in das Kondensat zu einer hohen Betriebsbereitschaft der Einweichwasser-Verdampfer. MTP07 Trübungssensor InPro / inpro8400 MTP08 Trübungstransmitter Trb 8300 F/S / trb8300 Trübungstransmitter Trb 8300 F/S Trübungssensor InPro METTLER TOLEDO Zucker News 11

6 ProTalk 2008 Neue Veranstaltungen von METTLER TOLEDO Unsere Seminare und Veranstaltungen zeichnen sich seit mehr als 10 Jahren durch aktuelle Themen und fundiertes Know-how für die Prozessanalytik aus. Auch im zweiten Halbjahr 2008 bieten wir Ihnen ein breit gefächertes Programm für Ihre berufliche Weiterbildung an. Erhalten Sie die wichtigsten Grundlagen der Mess- und Regeltechnik. Erfahren Sie mehr über unsere Veranstaltungen: Intensiv-Workshops Theoretische und praktische Vertiefung in die jeweilige Messtechnik Sauerstoffmessung (Gießen) Vor-Ort-Seminare Interessieren sich mehrere Mitarbeiter und Kollegen für ein bestimmtes Schulungsthema? Stellen Sie Ihre Schulung individuell zusammen! Anwendertrainings Praktische Einblicke in die Messungen live an den Geräten ph-messung (Gießen) Sauerstoffmessung (Gießen) MTP09 ProTalk Programm Mettler-Toledo GmbH Prozessanalytik Ockerweg 3, D Gießen Tel Fax Mettler-Toledo Ges. m. b. H. Südrandstraße 17, A-1230 Wien Tel Fax process@mt.com Mettler-Toledo (Schweiz) GmbH Im Langacher, Postfach CH-8606 Greifensee Tel Fax salesola.ch@mt.com Besuchen Sie uns im Internet