Der stetig wachsende Kostendruck und die hohen Qualitätsanforderungen zwingen die Lebensmittelindustrie, ihre Produktionsprozesse effizienter und moderner zu gestalten. Digitalisierung und Automatisierung sind dabei unverzichtbar. Doch die Herausforderungen reichen weiter: Immer komplexere regulatorische Vorgaben und der Bedarf an nachhaltigeren Produktionsmethoden, um den ökologischen Fußabdruck zu verringern, stellen zusätzliche Hürden dar.

Besonders in der Herstellung von Milch­erzeugnissen sind die Gewinnspannen traditionell gering und die Qualitätsanforderungen ausgeprägt. Dennoch besteht die Möglichkeit, die Kostenkontrolle in den Produktionsprozessen zu verbessern und gleichzeitig die Produktqualität konstant hoch zu halten. Komplex sind vor allem die thermischen Prozessschritte in der Milchverarbeitung. Sie spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit der Verbraucher und die Effizienz der Anlagen: Sowohl eine präzise Temperaturkontrolle als auch eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen sind deshalb notwendig für die effiziente und sichere Produktion von Bakterienkulturen, die für Sauer­milchprodukte wie Joghurt oder andere Lebensmittel verwendet werden. 

Während der Ultrahocherhitzung (UHT) muss die Temperatur über 139˚C gehalten werden. Bereits eine Temperaturabweichung von zwei Grad über dem Sollwert kann erhebliche Zusatzkosten durch unnötigen Energieverbrauch verursachen. Jährlich entstehen durch diese ungenauen Temperaturmessungen bei der Ultrahocherhitzung Mehrkosten von 4.000 Euro auf die eingesetzten Energiekosten. Umgekehrt kann eine zu niedrige Temperatur dazu führen, dass die gesamte Produktionscharge verworfen werden muss. Um hier wirtschaftlich zu handeln, braucht es innovative Prozesssensoren, die in diesen thermischen Behandlungsschritten für eine exakte Einhaltung der erforderlichen Temperaturbereiche sorgen und somit die Einhaltung strenger Vorgaben gewährleisten. 

Verbesserte UHT-Verfahren bei Chr. Hansen 

Das weltweit tätige Unternehmen Chr. Hansen mit Sitz in Dänemark, das sich auf die Entwicklung natürlicher Inhaltsstoffe für die Lebensmittel-, Ernährungs-, Pharma- und Agrarindustrie spezialisiert hat, stand lange vor der Herausforderung, bei der Temperaturmessung eine hohe Messgenauigkeit und kurze Ansprechzeiten zu gewährleisten. Weder sollte Energie verschwendet noch die Produkte unnötigen thermischen Belastungen ausgesetzt werden. Um dieses Problem zu lösen, ging Chr. Hansen eine Partnerschaft mit Endress+Hauser ein. Durch den Wechsel zum Temperatursensor iTherm TM411 von Endress+Hauser konnte der Standort in Dänemark die Temperaturüberwachung erheblich verbessern. 
Das modulare, hygienische Thermometer mit digitaler Anzeige bietet präzise, zuverlässige und schnelle Temperaturmessungen in Prozesslinien, Behältern, Tanks und Fermentern. Im Gegensatz zu anderen Messgeräten, die oft begrenzte Anpassungsmöglichkeiten und geringere Präzision bieten, wurde der iTherm TM411 speziell für die streng regulierte Lebensmittel- und Life-Sciences-Industrie entwickelt. Der iTherm QuickSens ist ein Pt100-Dünnfilm-Sensor und bietet – laut Unternehmen – die kürzesten Ansprechzeiten (t90 = 1,5 s) im Markt. Direkt in der Spitze des Messein­satzes montiert, sorgt er für die Reduktion der Mindesteintauchlängen um >70 Prozent. Eintauchlängen von 20 bis 30 mm reichen aus, um hohen Anforderungen gerecht zu werden. Er ermöglicht es den Nutzern, ihr Thermometer individuell zu konfigurieren. Anwender können aus einer Auswahl von Dünnfilm-RTDs mit QuickSens- oder StrongSens-Technologie sowie 2x Pt100 drahtgewickelten Temperatursensoren, intelligenten Transmittern und hygienischen Prozessanschlüssen wählen. Der iTherm TM411 deckt zudem einen Messbereich von -200 bis +600 °C ab und kann Drücke bis zu 40 bar bewältigen, während traditionelle Geräte oft in ihren Betriebsbereichen eingeschränkt sind. Mit Schutzklassen bis IP69K und der Möglichkeit zur Fernparametrierung über sichere Bluetooth-Temperaturtransmitter ist der iTherm TM411 vielseitig einsetzbar. Internationale Zulassungen bestätigen die Eignung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Zudem erfüllt er wichtige Hygienenormen wie 3-A, EHEDG, ASME BPE, FDA sowie die TSE-Eignungsbescheinigung. 

Reaktionszeit um mehr als 50 Prozent verkürzt 

Um die Leistungsfähigkeit des neuen Sensors zu bestätigen, führte Tommy Mikkelsen, Messtechniker bei Chr. Hansen in Dänemark, umfangreiche Tests durch: Im UHT-Verfahren wird das Medium auf über 139 °C erhitzt, um es zu sterilisieren. Die Temperatur darf niemals unter diese Marke fallen, weshalb das System schnell reagieren muss, wenn die Temperatur sinkt. Hier kommt die schnelle Reaktionszeit des iTherm-TM411-Sensors ins Spiel, die für die notwendige Präzision sorgt. In Tests stellte 
Mikkelsen fest, dass die QuickSens-Technologie die Reaktionszeit im Vergleich zu älteren Sensoren um mehr als 50 Prozent verkürzt. Dies ist entscheidend, um die Qualität und Sicherheit des Produkts zu gewährleisten. Das Schutzrohr des Thermometers, das den Sensor vor den rauen Bedingungen im Prozess schützt, hat normalerweise eine negative Auswirkung auf die Messgenauigkeit. Doch Tommy 
Mikkelsen konnte in seinen Tests zeigen, dass die Abweichungen unter 0,1 °C liegen. Ein Vorteil des Schutzrohrs ist, dass man den Prozess während der Kalibrierung nicht stoppen muss. Das Schutzrohr bleibt in der Anlage, während der Sensor entfernt und kalibriert wird. Mit dem QuickNeck-Design kann der Sensor ohne Werkzeug mit einer Drehung herausgenommen werden. Es ist keine Öffnung des Gehäuses oder das Abziehen von Kabeln nötig, was die Kalibrierung einfach, sicher und schnell macht. 

Autor
Tim Schrodt, European Industry Manager Food & Beverage