Anwendungen und Branchen

Wir möchten Ihnen auf der folgenden Seite einige ausgewählte Messprobleme schildern.

Sie werden sehen, dass durch den Einsatz moderner Messtechnik viele Personalkosten im Entwicklungs- und Produktionsbereich eingespart werden können.

Viele europäische Großbackbetriebe konnten mit Hilfe unserer Messgeräte und Dienstleistungen wichtige Erkenntnisse über das Innere von Back- und Trocknungsprozessen gewinnen und Fehler im Produktionsablauf beheben.

Aber auch in vielen weiteren Branchen, zum Beispiel in der Prüftechnik der Automobilindustrie, hat die Messung von Luftfeuchtigkeit und Temperaturen hohe Bedeutung. Wir haben Ihnen einige dieser Branchen am Ende aufgelistet.

Vergleichsmessung bei Biscuits auf zwei unterschiedlichen Öfen

Zwei auf unterschiedlichen Öfen laufende, in der Rezeptur identische, Produkte verließen mit unterschiedlicher Bräunungscharakteristik und Restfeuchte den Prozess. Versuche, die Temperatur im ersten Bereich der zu feuchten Linie zu erhöhen, führten zu keinem Erfolg. Eine Messung aller Parameter, also auch der Luftfeuchtigkeit, sollte die Fehlerursache ergründen.

In der Vergleichsmessung auf beiden Öfen treten in der absoluten Luftfeuchtigkeit starke Unterschiede auf. Da das Produkt nicht beschwadet wird, muss die gesamte Feuchtigkeit des Prozesses aus dem Backgut ausgetreten sein.

In Linie 1 (roter Graph) tritt im Bereich 120s bis 250s eine wesentlich stärkere Luftfeuchtigkeit als in Linie 2 (blauer Graph) im gleichen Abschnitt auf.

Ein Blick auf die Temperaturkurven zeigt, dass in Linie 1 wesentlich stärker geheizt wird (Temperaturdifferenz bis zu 50K). Dadurch kann in Linie 2 die Produkttemperatur nicht so schnell steigen, der Siedepunkt des Wassers wird später erreicht und die Luftfeuchtigkeit kann in Linie 2 nicht so hoch wie in Linie 1 sein. Die Folge in Linie 2 ist ein Endprodukt mit höherer Materialfeuchte als in Linie 1.

Nach dieser Vergleichsmessung und der richtigen Interpretation der Daten war eine Synchronisierung der Öfen möglich geworden.

Vergleichsmessungen bei Eiweißgebäck in einem Etagenofen

Bei einer ansonsten fehlerfreien Produktion von Eiweißgebäck auf einem Etagendurchlaufofen traten unvermittelt starke Qualitätsunterschiede bei Produkten, die in unterschiedlichen Etagen gefahren wurden auf. Eine Vergleichsmessung auf beiden Bändern sollte Aufschluss über die Ursachen geben.

Dazu wurde je eine Messung auf dem unteren und dem oberen Band vorgenommen. Der Verlauf der absoluten Feuchte in g/m³, zeigt völlig unterschiedliche Werte vor allem in den Bereichen 10 bis 15 und 18 bis 23 Minuten.

Durch die Messung direkt in den Öfen auf Produkthöhe konnte der Fehler auf den Bereich der Ofenatmosphäre eingegrenzt werden. Ungleiche Zugverhältnisse konnten abgeglichen werden, zum Teil geöffnete Ofenschauklappen wurden geschlossen. Nach diesen Maßnahmen konnten beide Produkte wieder mit identischer und sehr guter Qualität produziert werden. Die in Abständen wiederkehrenden Einbrüche in der Feuchtigkeit und der Temperatur auf Band 2 bei 6, 11, 12, 14, 17, 21 und 22.5 Minuten waren auf geöffnete Schauklappen zurückzuführen.

Brötchenbackprozess mit Beschwadung

In einem mittelständischen Unternehmen der Backindustrie werden Brötchen in einem Durchlaufbackofen produziert. Tagesdurchsatz etwa 1Mio. Stück bei Dreischichtbetrieb. Nach Erhöhung der Ofendurchlaufleistung wurde festgestellt, dass die Oberflächenbeschaffenheit des Backgutes nicht mehr den erforderlichen Glanz aufwies. Es wurde vermutet, dass die Schwadengabe nicht mehr ausreichend war.

Nach einer längeren Experimentierphase entschloss sich der Betrieb, die Ofenparameter messtechnisch zu erfassen.

Es wurden die Luftfeuchtigkeit sowie 7 Temperaturen, verteilt über der Ofenbreite gemessen. Um ein Höhenprofil der Feuchteverteilung zu erhalten, wurden 3 Messungen in unterschiedlichem Abstand zum Backgut durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass die Feuchtigkeit in der ersten Zone besonders direkt in Produkthöhe weit unter der physikalisch maximal möglichen blieb – eine Erklärung für den zu geringen Glanz auf der Produktoberfläche.

Da der Dampferzeuger bereits an seiner Leistungsgrenze gefahren wurde, war hier kein Spielraum vorhanden. Doch mit Kenntnis des Feuchteprofiles konnte als Lösung die Dampfabsaugung regelbar gemacht und soweit optimiert werden, dass sich der Dampf in der ersten Ofenzone besser verteilte. Die Gesamtfeuchte stieg dadurch in dieser Zone an. Das führte wiederum zu einer starken Verbesserung der Produktqualität.

Der Zeitaufwand für die Messungen belief sich auf etwa 2 Tage. Die anschließenden Nachbesserungen dauerten noch einmal ebenso lange.

Wir haben für Sie die Kosten abgeschätzt und gegenübergestellt, die sich ohne und mit messtechnischer Unterstützung ergeben.

Wenn Sie der Meinung sind, dass Variante 2 die bessere ist, nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.

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Kostenvergleich mit und ohne Nutzung des SensorLabs Messservices für Feuchtigkeit und Temperatur

Temperaturvergleichsmessung über der Ofenbreite bei Knäckebrot

Unsere Messgeräte verfügen neben dem Feuchtesensor auch über sieben externe Temperatureingänge, deren Sensoren im Prozessraum nahezu beliebig angeordnet werden können. Damit sind Temperaturvergleichsmessungen über der Ofenbreite möglich.

In einer Anlage zur Herstellung von Knäckebrot wurde ein über der Breite falsch eingestellter Ofen aufgrund unterschiedlicher Produktbräunung vermutet. Es sollten die genauen Orte der Unsymmetrien in der Temperatur ermittelt werden.

Die folgende Grafik zeigt die Resultate, die auch durch die unterschiedlichen Produktqualitäten bestätigt wurden. Durch eine kurze Messung konnte der Ort der Fehltemperatur ermittelt und die Fehlerursache beseitigt werden.

Dynamik unseres Messprinzips

Um die in Durchlaufanlagen geforderte hohe Dynamik unseres Messprinzips zu testen, wurde bei der ehemaligen TNO Nutrition, einem Forschungsinstitut der niederländischen Bäckereiindustrie in NL-Zeist, ein Versuch unternommen, bei dem das Gerät während des Backvorganges mehreren Feuchtesprüngen ausgesetzt wurde. Als Vergleichsgerät diente ein Stationärgerät, das nach dem Prallstrahlprinzip arbeitet. Dieses Gerät hatte nach Herstellerangaben eine t90-Zeitkonstante von 80 Sekunden (zur Erklärung: nach 80 Sekunden hat das dort verwendete Gerät 90% eines Feuchtigkeitssprunges angezeigt). Für dynamische Prozesse wäre ein solches Messverfahren zu träge.

In der Grafik ist der wesentlich steilere Verlauf in der Kurve des von SensorLabs verwendeten Taupunktmessverfahrens bei Feuchteänderungen auffällig.

Besonders im Zeitraum bis etwa 600 Sekunden werden Feuchteschwankungen vom Vergleichsgerät nicht vollständig registriert, da es wegen der hohen Zeitkonstante des Sensors zu einer Mittelwertbildung kommt.

Branchen mit Prozessen bis ~500 °C, bei denen Temperatur und Luftfeuchte eine Rolle spielen

Branche	Typische Anwendungen	Relevanz von Temp./Feuchte
Lebensmittelindustrie / Bäckereien	Backöfen, Etagenöfen, Durchlauföfen (z. B. Brot, Kekse)	Ja, für Backergebnis, Krustenbildung, Wasserverlust
Pharmazeutische Industrie	Trocknung, Sterilisation, Granulatverarbeitung	Ja, für Stabilität, Wirkstoffverhalten
Keramik- und Porzellanindustrie	Vorbrennen, Trocknung von Ton und Glasuren	Ja, da Feuchte Spannungen oder Risse verursacht
Automobilindustrie	Taupunktbestimmung im Abgas	Ja, da zu hohe Feuchtigkeit in der nachfolgenden Messkette auskondensieren kann
Kunststoffverarbeitung	Trocknung vor Extrusion/ Spritzguss (z. B. PET, PA)	Ja, geringe Restfeuchte essenziell
Elektrotechnik / Elektronikfertigung	Reflow-Lötung, Trocknung von Platinen	Ja, Feuchte führt zu Mikrorissen, „Popcorning“
Lack- und Beschichtungsindustrie	Einbrennlackierung, Pulverbeschichtung	Ja, für Trocknungsbedingungen und Haftung
Textil- und Vliesverarbeitung	Thermobonding, Heißluftverfestigung	Ja, Luftfeuchte beeinflusst Festigkeit, Fasern
Papier- und Zellstoffindustrie	Trockenzylinder, Glättzylinder	Ja, Feuchtegehalt bestimmt Papierqualität
Holzverarbeitung	Trocknung von Schnittholz	Ja, sehr feuchteempfindlich, Verformung möglich
Chemische Industrie	Trocknung, Katalyse, Reaktionstemperierung	Ja, oft stark temperatur- und feuchteabhängig
Baustoffindustrie (z. B. Gips, Zement)	Trocknung, Aushärtung, Kalzinierung	Ja, Luftfeuchte beeinflusst Härtung und Endqualität
Tabakverarbeitung	Trocknung und Konditionierung	Ja, Feuchte extrem wichtig für Geschmack & Verformung

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