Weniger Wartung und höhere Genauigkeit durch automatische pH-Messung mit Reinigung und Kalibrierung
Das spanische Unternehmen Azucarera suchte 2013 nach einer innovativen Lösung für eine besonders schwierige Messstelle in der Zuckerproduktion und fand sie in dem vollautomatischen System zur Reinigung und Wartung von Sensoren cCare von Knick. Die Rübenzuckerproduktion ist ein industrieller Prozess, der mit dem Waschen der Rüben beginnt, aus denen dann Rohsaft gewonnen wird. Bei seinem Reinigungsprozess gibt es zwei äußerst anspruchsvolle Stellen: die erste und die zweite Carbonatation.
Eine erfolgreiche Zusammenarbeit seit mehr als 10 Jahren
Das Messsystem, das selbst unter den widrigen Bedingungen von Kalkablagerungen und hohen Temperaturen zuverlässig genaue pH-Werte liefert, spart Kosten für Kalk, Energie, manuelle Wartung und Sensoren.
Nach einer sehr erfolgreichen Validierungsphase installierte Azucarera 2014 die ersten beiden Systeme, die nun seit 10 Jahren ohne Probleme laufen.
Der Kunde
Azucarera ist das führende Zuckerunternehmen auf der Iberischen Halbinsel. Die Zuckerrüben werden von einigen Tausend Landwirten in Spanien an die Produktionsstätten in La Bañeza, Toro, Miranda de Ebro und Jerez de la Frontera geliefert. Azucarera, Teil der Zuckersparte der Unternehmensgruppe AB Sugar.
Why Knick?
Eine korrekte Temperaturkompensation ist wichtig, um bei der Messung des pH-Werts bei hohen Temperaturen die höchste Genauigkeit zu gewährleisten.
Eine ordnungsgemäße (manuelle oder automatische) Reinigung und Kalibrierung des pH-Sensors gewährleistet eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer.
Die Herausforderung der pH-Messung bei der 1. und 2. Carbonatation in der Zuckerproduktion
Die Aufgabe der ersten Carbonatation besteht darin, Kohlendioxid und Kalk einzubringen, wodurch der Kalk gebunden wird und Verunreinigungen durch Ausfällung entfernt werden. Während dieses Schritts wird der pH-Wert zwischen 10 und 11 gehalten. Dazu wird Kohlendioxid (aus dem Kalkofenprozess) bei ca. 70 °C eingeleitet, sodass der Kalk zusammen mit den Verunreinigungen ausfällt. Der Filterkuchen aus dieser ersten Carbonatation enthält jedoch noch erhebliche Mengen an Zucker und wird daher gewaschen. Das zuckerhaltige Waschwasser wird zusammen mit dem Filtrat in die erste Stufe des Prozesses zurückgeführt, enthält aber immer noch unerwünschtes Calciumhydroxid.
Die zweite Carbonatation dient dazu, den restlichen Kalk zu entfernen, bevor das Wasser in der Eindickungsphase zu den Verdampfern gelangt. Die Messung des pH-Werts ist entscheidend, um die Reinigung des Carbonatationsafts sicherzustellen. Der restliche Kalk wird bei 90–95 °C in einem zweiten Carbonatationsprozess ausgefällt. Sinkt der pH-Wert durch das eingebrachte Kohlendioxid (Kohlensäure im Wasser) zu stark ab, zersetzt sich der Kalk zu Hydrogencarbonat. Wenn der Wert zu alkalisch bleibt, ist die Ausfällung unvollständig.
Die Effizienz des Carbonatationsprozesses hängt stark vom pH-Wert bei einer Temperatur von etwa 90 °C ab, wobei sich Ablagerungen durch Kalk, nicht zuckerhaltige Partikel und klebrigen Sirup bilden. Die Lebensdauer der Elektroden wird durch Abrieb und Blockierung des Bezugssystems verkürzt.
Daher müssen die Messstellen mehrmals täglich überprüft und die pH-Sensoren häufig mit einem sauren Reinigungsmittel, wie z. B. Amidosulfonsäure, gereinigt werden.
Die Ceramat-Wechselarmaturen in der 1. Carbonatation ...
...und 2. Carbonatation sind seit 2013 im Einsatz.
Lösung und Kundennutzen – Erhebliche Kosteneinsparungen bei Wartung, Sensoren, Kalk und Energie
Bis zur Installation der automatischen Messstelle nahm der Kunde während der Zuckerkampagne drei bis vier Monate lang stündlich eine Probe und brachte sie zur Überprüfung ins Labor. Dies war sehr zeitaufwendig und auch ungenau, da die Auswirkungen der Temperaturkompensation nicht richtig berücksichtigt werden konnten und die Ansprechzeit zu lang war.
cCare -Vollautomatisches Sensor-Wartungssystem
Mit dem cCare-System wird der pH-Sensor bei der ersten Carbonatation alle 8 Stunden, bei der zweiten Carbonatation alle 2 Stunden gereinigt und dreimal pro Produktionswoche kalibriert. Alles läuft vollautomatisch ab und es ist kein manuelles Eingreifen erforderlich. Der Personalaufwand (Kosten für die Wartung) wird minimiert und der Memosens-pH-Sensor hält nun mindestens eine Rübenzuckerkampagne von 3–4 Monaten. Die Zuverlässigkeit und Robustheit des Systems ist wirklich bewiesen.
Die höhere Genauigkeit führt zu großen Einsparungen in der Produktion. Dies ist möglich dank der Reinigung und Kalibrierung vor Ort und dem Einsatz der Tabelle zur Temperaturkompensation für dieses spezielle Medium.
Gut zu wissen:
Der pH-Wert ist temperaturabhängig und Transmitter verwenden eine generische Tabelle zur Temperaturkompensation. In diesem Fall ermöglicht Protos die Einführung einer spezifischen Tabelle für diesen Prozess und folglich wird der pH-Wert mit höchster Genauigkeit berechnet.
Mit dem Inline-Messsystem können pH-Werte ermittelt werden, die direkt mit den pH-Werten der Referenzproben im Labor verglichen werden können. Ohne den Einsatz dieser Temperaturkompensation würden pH-Werte unterschiedlicher Temperaturen miteinander verglichen, was zu Fehlinterpretationen und Fehlern führen würde.
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