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Die Wtrans-Funktemperaturfühler T01.G1 wurden entwickelt, um Temperaturmesswerte mit hoher Flexibilität und Bewegungsfreiheit drahtlos übertragen zu können. Sie werden zusammen mit den Multifunktionsempfänger T01.EC1– vier Analogausgänge – und T01.EC3 – zwei Analogausgängen sowie zwei Relais – zur mobilen und/oder stationären Messung der Temperatur an beweglichen und festen Messorten eingesetzt. Die Elektronikkomponenten befinden sich in einem Fühlergriff und sind auf diese Weise durch ein wasserdichtes Gehäuse mit Schutzklasse IP67 geschützt.

Der Sender steht als Einstichmessfühler wie auch als abgesetzte Sendeeinheit für kabelgebundene Temperaturfühler und Widerstandsthermometer mit M12-Maschinensteckverbinder zur Verfügung. Der Fühler ist in einer Einbaulänge von 50 bis 1000mm erhältlich und hat einen Platin-Chip-Widerstand als Messelement. Senderseitig wurde ein maximaler Temperaturmessbereich von –200 bis 600°C mit der M12-Variante realisiert. Die benutzten Funkfrequenzen sind weitgehend unempfindlich gegenüber externen Störeinflüssen und erlauben eine Übertragung auch in rauer Industrieumgebung, die mit verschiedenen Störquellen, wie zum Beispiel Drehzahlreglern, Frequenzumrichtern und ähnlichem, versehen sein kann.

Die Wtrans-Temperaturfühler werden zum Beispiel für die genaue Temperaturmessung in mehreren Prozessschritten der Schokoladenrohmassebehandlung und -weiterverarbeitung eingesetzt. Beispielsweise muss bei der Herstellung der Pralinenfüllmasse die Temperatur stetig und genau überwacht werden, da hier ein festgelegter Maximalwert nicht überschritten werden darf. Beim Überschreiten dieser Temperatur würde die Schokolade zwar immer noch lecker und süß schmecken, jedoch wäre dann der Geschmack von Charge zu Charge unterschiedlich. Die Funktechnik dient dazu, über den erfoderlichen, exakt definierten Temperaturbereich eine gleichbleibende Produktqualität sicherzustellen. Aufgrund der Messdatenerfassung per Funk erhält der Produzent während der einzelnen Prozessschritte Messdaten aus den verschiedenen rotierenden oder fahrbaren Behältern.

Ein weiterer Anwendungsbereich ist der Melangeur, der wie ein überdimensional großes Küchen-Mixgerät aussieht. Dort werden die Zutaten, zum Beispiel Kakaobutter, Kakaomasse, Zucker und Milchpulver, endgültig zusammengemischt. Die dabei entstehende Masse ist mit 2 bis 4% Restfeuchte zwar recht trocken, enthält aber noch so viel Wasser, dass der gelöste Zucker teilweise wieder kristallisieren kann. Dies verleiht der Masse eine stark zerklüftete Struktur, was nicht erwünscht ist: In den zahllosen winzigen Spalten verschwinden die glättenden Fettanteile der Kakaobutter, die Schokoladenmasse wird krümelig, fast mehlig. Um der Kristallisation des Zuckers und den beschriebenen Folgen vorzubeugen, muss der Schokoladenmasse mehr Feuchtigkeit entzogen werden. Hierzu dient ein flaches, längliches Becken aus Granit, über das sich Granitwalzen vor- und zurückbewegen. Durch die dabei entstehende Reibung wird die Masse im Behälter auf 76 bis 78°C erwärmt und verflüssigt sich. Die Walzen schlagen gegen die Ränder, so dass die Schokoladenessenz über die Walzen zurück in den Hauptteil der Apparatur schwappt. Hierbei verdunstet die Restfeuchtigkeit bis auf weniger als 1%.
Auch bei diesen und den anschließenden Arbeitsschritten ist eine genaue Kontrolle der Prozesstemperatur wichtig – und hier können die Funktemperaturfühler gute Dienste leisten.

In der Schokolade verarbeitenden Branche – wie auch in fast allen anderen Bereichen der industriellen Lebensmittelproduktion – kommen bei der Produktbearbeitung häufig ähnliche Prozessschritte zur Anwendung: Zunächst wird das Produkt über verschiedene Temperaturstufen getrocknet; im zweiten Schritt wird es intensiv erhitzt, um anschließend wieder abgekühlt zu werden. Um die sortenabhängigen Zutaten innerhalb der Schokoladenproduktion den einzelnen Prozessschritten zuordnen zu können, werden diese in separaten, individuell codierten Transportwagen befördert. Von Vorteil ist hierbei, dass die Wtrans-Sender ebenfalls individuell codierbar sind. Zum einen erfolgt dies durch mitgelieferte Farbringe, die der Anwender aufbringt, zum anderen durch eine eindeutige fünfstellige ID-Nummer. Jeder Sender kann mit dem gewünschten Empfänger „verlinkt“ werden. Unter „Verlinken“ versteht der Fachmann das Zusammenkoppeln von Sender und Empfänger per Funk. Hierbei werden die einzelnen Messstellen den Ausgängen des Empfängers zugeordnet. Optional stehen auch zusätzliche Kappen zum Aufschrauben in fünf Farben zur Verfügung.

Unter Berücksichtigung der derzeit gültigen Gesetzestexte sowie unter Beachtung der verfügbaren Normen und Industriestandards wurde für das System eine Funklösung mit proprietärem Protokoll im ISM-Band auf der Frequenz 868MHz (Europa) bzw. 915MHz (USA, Kanada, Australien, Neuseeland) ausgewählt. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Funktionen steht an jedem Tragschienen-Empfänger noch eine busfähige RS485-Schnittstelle mit Modbus-Protokoll zur Verfügung. Pro Empfänger können über die Schnittstelle RS485 bis maximal 16 Sender (Einstichtemperaturfühler) verwaltet, parametriert und ausgelesen werden.

Über ein komfortables Setup-Programm lassen sich die Parameter des Systems variieren sowie die notwendigen und gewünschten Einstellungen vornehmen. Alternativ hierzu lkönnen alle Funktionen auch über die am Empfänger angebrachten Tasten und über das Display aufgerufen und eingestellt werden. So lassen sich für jeden der Analogausgänge getrennt Parameter wie Linearisierung, Skalenanfang und -ende, Filterkonstanten, Offset- sowie Schleppzeiger (Minimal-, Maximalwertspeicher) einstellen. Die Option, die genannten sowie weitere Parameter als Auslöser für einen Alarm auswählen zu können, eröffnet dem Anwender – gerade in der Schokoladenproduktion – ein breites Spektrum vielfältigster Einsatz- und Überwachungsmöglichkeiten. Alle Ausgänge des Gerätes sind galvanisch getrennt. Bei den Temperaturmessungen wurde ein Echtzeitverhalten der einzelnen Messwerte angestrebt.

• Funkbasierte Temperatursensoren stellen eine effektive und günstige Alternative zu drahtgebundenen Lösungen dar: Beim Einsatz zukunftsweisender Funkübertragungstechnologie entfällt das Verlegen hinderlicher langer und im Betrieb auch störanfälliger Anschlussleitungen.
• Dadurch verringert sich der Installationsaufwand erheblich. Die Technik funktioniert auch in rauer Industrieumgebung. Im Vergleich zur drahtgebundenen Messdatenübertragung reduzieren sich so die Kosten für Wartung, Reparatur und Neuinstallation.
• Durch die Wtrans- Funktechnologie werden neue Anwendungsgebiete bei der Temperaturdatenübertragung im Rahmen der Verarbeitung und Herstellung von Lebensmitteln, wie beispielsweise bei der Schokoladenproduktion, erschlossen.

Autor: Michael Braun , Produktverantwortlicher Temperatursensortechnik, Jumo
03/2009 Mai-Juni