Bronkhorst

Einsatz von CO2-Durchflussmessern bei der Karbonisierung

26. Oktober 2021 Mickaël Soobaroyen

Wissen Sie, was bei der Karbonisierung passiert? Möglicherweise kennt nicht jeder von Ihnen dieses Wort, und doch begegnen Sie den Ergebnissen der Karbonisierung nahezu täglich; sie sorgt für die Luftbläschen in Ihrem Mineralwasser oder Ihrer Cola.
Bei diesem Verfahren spielen Durchflussmesser eine wichtige Rolle. Der Durchflussmesser misst und kontrolliert die Menge an Kohlendioxid (CO2), die beim Karbonisierungsverfahren in den karbonisierten Getränken gelöst wird.
 
Guillaume WURGER (Firmenchef der Actemium Strasbourg Plant Solutions) erklärt alles über ihren Karbonisierer und wie bei ihnen im Verfahren Durchflussmesser eingesetzt werden.

Durchflussmesser bei der Karbonisierung

Wie funktioniert die Karbonisierung?

Die Karbonisierung ist ein chemischer Prozess der Sättigung einer Flüssigkeit mit Kohlendioxid. Dieses thermodynamische Phänomen lässt sich durch das Henry-Gesetz erklären. Dieses grundlegende Gesetz der Physik besagt, dass die in einer Flüssigkeit gelöste Gasmenge bei einer konstanten Temperatur proportional zum Druck ist, der vom Gas auf die Flüssigkeit ausgeübt wird.
 
Im Falle der Karbonisierung besteht das Ziel darin, eine bestimmte CO2-Konzentration in einer Flüssigkeit zu erhalten. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, die spezifischen Druck- und Temperaturverhältnisse zu berücksichtigen, die je nach Art des Produkts beachtet werden müssen. Dieses Gleichgewicht muss während des gesamten Prozesses genauestens geregelt werden, und dies ist der Punkt, an dem Durchflussinstrumente ins Spiel kommen.

Karbonisierer für Softdrinks

Actemium Strasbourg Plant Solutions ist ein Unternehmen der VINCI Energies, das auf Prozesslösungen wie Mischanlagen, Gaseinspritzgeräte und Pasteurisierung spezialisiert ist. Zu den Kernaktivitäten gehört die Karbonisierung.

Setup Karbonisierung

„Vor zehn Jahren führte unser Drang nach Innovation zur Entwicklung eines Karbonisierers, den wir patentieren ließen und der es unseren Kunden ermöglicht, karbonisierte Getränke herzustellen. Wir haben uns des Anwenderproblems mit herkömmlichen Lösungen angenommen: CO2-Injektionseffizienz, ein sperriges System und ein Verfahren mit hohem Energieverbrauch. In Anbetracht dazu besteht die Herausforderung ebenfalls darin,

  • das Verfahren hinsichtlich des Volumenausgleichs in den Flüssigkeitsbehältern zu optimieren,
  • die Qualität der fertigen Erzeugnisse, also der karbonisierten Getränke, zu verbessern
  • und Zeit einzusparen, z.B. bei der Behälterreinigung, der vollständigen Lösung des CO2 usw.
 
Einer der innovativen Aspekte des Karbonisierers der Actemium Strasbourg Plant Solutions ist die Reiheneinspritzung von CO2, um es im Getränk zu lösen. Durch die Anpassung des Druckausgleichs wird die Lösung des CO2 in der Flüssigkeit gefördert. Wenn die Werte das Gleichgewicht überschreiten, empfehlen wir die „Begasung“, mit anderen Worten die Lösung des CO2. Wenn die Werte unter dem Gleichgewicht liegen, empfehlen wir die „Entgasung“, die zur Bildung von CO2-Bläschen führt, die dem Erzeugnis entzogen werden. Handelt es sich um ein süßes Erzeugnis, bildet sich in diesem Fall Schaum. 

Die Lösung des CO2 in Mineralwasser – oder Softdrinks – bewirkt, dass Kohlensäure entsteht, die das Getränk sprudeln lässt. Die Druck- und Temperaturverhältnisse im Prozess sind von entscheidender Bedeutung für die Regulierung der zu lösenden Gasmenge.
 
In unserem Fall arbeiten wir über einen festgelegten Zeitraum im Einklang mit Hochdruckverhältnissen, wodurch die 100%ige Lösung des eingespritzten Gases gewährleistet ist. Ein perfekter Ertrag, da wir nur die tatsächlich benötigte Gasmenge einspritzen. Für die präzise Regelung der CO2-Gaseinspritzung setzen wir Bronkhorst Gasmassendurchflussmesser aus der IN-FLOW High-FLOW-Serie ein.

Welche Rolle spielen die Durchflussregler?

Zur Behebung des Problems der lästigen und platzraubenden CO2-Behälter brauchen Sie eine Lösung, die die kontinuierliche Reiheneinspritzung des Gases ermöglicht. Ohne Behälter steht Ihnen jedoch kein Puffervolumen zur Verfügung, was bedeutet, dass Ihr Gaseinspritzsystem in der Lage sein muss, auf Schwankungen der Flüssigkeits-Durchflusslinie, Veränderungen der Durchflussmengen und Start-/Stop-Funktionen zu reagieren. Auf derartige Vorkommnisse müssen Sie bei einem kontinuierlichen Verfahren wie diesem gefasst sein.
 
Um dies zu erreichen, haben wir eine Rezirkulationsschleife in unser System eingebaut. Der Durchfluss wird von der internen Pumpe geregelt, und die Rezirkulation richtet sich nach den Bedürfnissen der nachgelagerten Abfüllmaschine. Dadurch kann auf die Verwendung eines Behälters verzichtet werden, sodass wir so nah wie möglich an die Abfüllmaschine kommen. Die IN-FLOW High FLOW-Massendurchflussmesser sind für diesen Einsatz hervorragend geeignet. Ihre auf dem thermischen Prinzip beruhende Technologie macht sie unempfindlich gegenüber Druckschwankungen, und sie regeln die Durchflussmenge mittels der internen PID-Schleife des Instruments. Die kurze Ansprechzeit ermöglicht es auch, dass sie Verfahrensschwankungen ausgleichen, ohne die Genauigkeit der dem Getränk zugesetzten CO2-Menge zu beeinträchtigen.

IN-FLOW Massendurchflussmesser für die Karbonisierung
IN-FLOW Massendurchflussmesser für die Karbonisierung

Bei dem herkömmlichen System waren der Durchflusssensor, der Regelkreis der SPS und das Regelventil jeweils getrennt eingebaut. Durch die Bronkhorst-Lösung erhalten wir eine 3-in-1-Lösung mit einer sehr kurzen Ansprechzeit, einer höheren Regelauflösung als bei den handelsüblichen SPS und einem kompakten Elektroantrieb. Darüber hinaus sind die Durchflussinstrumente mit industriellen Kommunikationsprotokollen ausgestattet, die den Zugang zu den Regelparametern der Geräte ermöglichen.
 
Actemium verwendet das Profinet-Netzwerk, das die Übertragungsgeschwindigkeit und die Signalgenauigkeit verbessert hat und es ermöglicht, die im Instrument vorhandenen Parameter zu überwachen. Durch diese Eigenschaften stellt Actemium sicher, dass das Unternehmen seinen Kunden hochwertige Ausrüstung liefert und ihren Bedürfnissen gerecht wird.

Volle Kontrolle des Einspritzvorgangs für eine perfekte Qualität Ihres karbonisierten Getränks.

VINCI Energies & Actemium

Ihre Aufgabe: Anwendern dabei zu helfen, ihren Wettbewerbsvorteil und ihre industrielle Leistung zu verbessern. Actemium ist ein leistungsfähiges, weltweites Netzwerk von 400 Geschäftseinheiten in 41 Ländern, das sich zu 100% auf industrielle Prozesse konzentriert. Das Markennetzwerk ist ein multidisziplinäres Netzwerk, das in der Lage ist, maßgeschneiderte multitechnische, standortübergreifende oder länderübergreifende Dienstleistungen anzubieten. Die 22.000 Experten von Actemium arbeiten an der Bereitstellung einer Reihe von sicheren und nachhaltigen Lösungen und Dienstleistungen für den gesamten industriellen Lebenszyklus. Im Tagesgeschäft stützt sich Actemium bei jedem Prozess auf sein leistungsfähiges Netzwerksystem-Know-how, um schlüsselfertige Lösungen anbieten zu können.

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