Der Blick durch den Mehlstaub

Radar-Füllstandsmessung in Mehl- und Getreidesilos

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02.11.2020 Auf dem staubigen Weg vom Getreide zum Mehl muss der empfindliche Rohstoff über alle Prozessschritte „gesund erhalten“ bleiben. In den hohen Mehlsilos sorgen 80 GHz-Radarsensoren trotz Staub und anderen Herausforderungen für mehr Prozesssicherheit.

Entscheider-Facts

  • Der Mühlenbetrieb stellt spezielle Bedingungen an die Füllstandsüberwachung im Silo: Hohe und schmale Bauform, Staubentwicklung und eventuell vorhandene Schweißnähte werden zur Herausforderung.
  • Radarsensoren mit hoher Frequenz von 80 GHz, spezieller Dynamik und kleinem Abstrahlwinkel liefern auch unter diesen Bedingungen zuverlässige Messergebnisse.
  • Ein weiterer Vorteil für den Hygiene-sensitiven Bereich ist der niedrige Wartungsaufwand und die einfache Reinigung der berührungslos arbeitenden Sensoren.
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Bei jedem Mahl- und Sieb-Vorgang entstehen Kornteilchen unterschiedlicher Größe und Qualität. Daraus entstehen die verschiedensten Endprodukte: Schrot, Grieß, Dunst und Mehl, sortiert nach Qualität, Typ und auch erhältlich mit Bio- oder Koscher-Zertifikat. Bilder: Claudia Homburg, Vega

Mit „Wasser auf die Mühle gießen“, das lehrt uns der Volksmund, verhilft man jemandem zu einem echten Energieschub und meint damit in etwa das Gegenteil von „Wasser abgraben“. Liegt der Ursprung der schönen Redensart auch Jahrhunderte zurück, so drängt sie sich auch heute noch förmlich auf, zum Beispiel beim Besuch einer der größten deutschen Mehlmühlen. Beim Anblick der offensichtlichen Hygiene und Reinheit kommt unwillkürlich die Frage auf: „Wer putzt diese riesigen Flächen nur?“

Wasser ist der größte Gegner

Wer heute eine moderne Mühle betritt, taucht ein in eine hochautomatisierte Welt. Mehr als 23.000 t Lagerkapazität besitzen die Getreidesilos der Frießinger Mühle in Bad Wimpfen. Das über 160 Jahre alte Traditionsunternehmen zählt mit seiner Produktion von 400.000 t/a Mehl zu Deutschlands Top 5. Und fragt sich der besuchende Laie beim Anblick der glänzenden, frisch reinweiß-getünchten Wände und spiegelnd blanken Böden, welche begnadete Reinigungskraft hier wohl am Werk ist, so wird er schnell von allzu hausbackenen Vorstellungen befreit: „Wasser, das ist unser größter Gegner,“ erklärt Willi Erich Frießinger, der die Leitung der Traditionsmühle in der 6. Generation weiterführen wird. Wo immer Mehl im Spiel sei, erklärt der gelernte und studierte Experte, müsse „unbedingt trocken gereinigt werden. Sonst entsteht Teig.

Wasser ist darum tabu in der Mühle. Bei der Konzeption der Gebäude wurde dennoch besonderer Wert auf höchste Sicherheit und Hygiene gelegt. Ein ausgefeiltes Hygienekonzept, basierend auf Trockeneis, Druckluft und althergebrachten Kehrgeräten, sorgt für makellose Reinheit ganz ohne Wasser. Alle Maschinen und Anlagenteile sind ebenso wie die neue Generation Lager-silos meist aus Edelstahl. Somit lassen sich sämtliche Schüttgüter effizient und sicher lagern, zwischenlagern und am Ende zügig umschlagen.

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Oben: Ein effizienter Mühlenbetrieb muss stets alle Bestände genau im Blick haben. Vegapuls 69-Radarsensoren messen am oberen Ende der Silos und erlauben der Frießinger Mühle einen optimalen Einsatz aller Rohstoffe.

Laut, hoch, sauber

In punkto Reinhaltung optimiert sind auch die eingesetzten Radar-Füllstandsensoren mit der hohen Frequenz von 80 GHz. Ihre höhere Messsicherheit schafft zuverlässige Ergebnisse auch über lange Distanzen und ganz ohne offene Antenne, in der sich Mehl anlagern könnte. „Über die glatte, geschlossene Antenne fahren wir höchstens ab und zu mit einem Lappen,“ freut sich Frießinger über die einfache Reinigbarkeit der berührungslos arbeitenden Systeme: „Die Sensoren laufen einfach.“

Laut ist es auf dem Weg bis auf das Mühlendach, vorbei an rauschenden Rohrsystemen, rieselnden Sieben, brummenden Mahlwalzen. Hoch ist es: Oben angekommen, auf dem neuesten von drei Mühlengebäuden, befindet man sich in luftiger Höhe von 63 Metern. Die Sicht gleitet über das Edelstahlgeländer hinweg auf kleine Ortschaften, bewaldete Höhen und den Neckar, der das Areal nordöstlich begrenzt. Ein Fluss war ehemals Energiequelle für die Mühlräder und ist heute noch ein Standortvorteil für die Frießinger Mühle. Auf dem Wasser können große Mengen Getreide und Mehl ökologisch per Schiff transportiert werden.

Und sauber ist es hier oben. Das neue Mühlengebäude zeigt sich, wie auch die weiteren Vermahlungssysteme, von seiner besten, hygienisch reinen, Seite. Mehr als 260 Mitarbeiter sind dafür im Einsatz. Aber im Betrieb scheint die riesige Fläche trotzdem beinahe menschenleer.

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Unten: Hygiene ist alles: Weil Mühlenprodukte durch sachgerechten Transport, Lagerung und strenge Hygieneregeln über alle Produktionsschritte „gesund“ erhalten bleiben müssen, sind viele Anlagenteile aus Edelstahl, zum Beispiel das verzweigte Rohrsystem.

Staub und herausfordernde Geometrie

Die Füllstandmessung an den hohen Mehlsilos ist eine Herausforderung. Die Messgeräte müssen beispielsweise die starke Staubentwicklung beim Befüllen der Silos meistern. „Es gibt immer erst eine Riesenstaubwolke, wenn das Getreide hineinläuft,“ erlebt Betriebsleiter Klaus Hecht mehrfach täglich. „Nach etwa fünf Minuten beginnt sich der Nebel dann langsam zu lichten.“ Auch anschließend bleibt die Atmosphäre staubhaltig. Für die eingesetzten Radarsensoren Vegapuls 69 nimmt dies jedoch keinen Einfluss auf das Messergebnis.

Seit 1991 gehört der Anlagenfachmann Hecht fest zum Familienunternehmen. Er hat damit noch Zeiten erlebt, in denen selbst in der großen Frießinger Mühle Füllstandsmessung noch bedeutete, alle Silos täglich mit einer Taschenlampe abzuleuchten oder auszuloten. Nach Erfahrungen mit dem Einsatz von Ultraschall-Messgeräten sind für Hecht inzwischen Radar-Füllstandsensoren erste Wahl. Hersteller Vega hat unter anderem für diese Art von Aufgabe ein Messgerät entwickelt, das hochaufgelöst mit 80 GHz-Frequenz auch extreme Umgebungsbedingungen meistert. Auch das Messen bei besonders staubigen Atmosphären ist zuverlässig möglich. Obwohl der feine Mehlstaub am Gerät anhaftet, bleibt die Messung unbeeinflusst – und braucht wartungsfrei weder besondere Reinigung noch speziellen Staubschutz.

Kein Stolpern an Schweißnähten

Für Schüttgüter zeichnen sich die genutzten Radarsensoren durch ihre Fokussierung aus. Ihr Abstrahlwinkel beträgt nur 3,5 Grad – besonders geeignet für die extrem schmalen und hohen Silos, wie sie für die enormen Mengen an Körnern, Saaten, Mehlen, Grießen und Stärken benötigt werden. Die Maße variieren je nach Inhalt. Die Betonzellen haben bei einer Höhe von 48 m schmale Durchmesser von nur 5 x 4 m oder sogar nur 1,20 x 1 m. Hier bis auf den Behälterboden zu messen erfordert einen minimalen Abstrahlwinkel des Messsignals. Das gleiche gilt für die Aluminiumzellen: Diese sind mit einer Standardhöhe von 26 Metern zwar niedriger, stellen dafür aber ihre eigene Herausforderung dar: Schweißnähte in regelmäßigen Abständen von 2,5 Metern. „Die Sensoren, die wir zuvor im Einsatz hatten, haben sich regelreicht daran festgepickt,“ erinnert sich Hecht. „Entsprechend unzuverlässig waren damals unsere Messergebnisse.“

Mit Vegapuls 69-Radarsensoren für Schüttgüter gehört diese Problematik der Vergangenheit an. „Wir sind hochzufrieden mit den Messergebnissen,“ berichtet der langjährige Betriebsleiter. Und die Zahlen geben ihm Recht: Annähernd 190 Radarsensoren messen betriebssicher im kompletten Betrieb. Hecht setzt inzwischen auf das gleiche leistungsstarke Modell für alle Silogrößen und Einbausituationen: „Wir gehen mit der Qualität auch beim Füllstandmessen gerne auf Nummer sicher.

Das zahlt sich durch die hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit der berührungslosen Messsysteme schnell aus.“ Außerdem spart Frießinger aber auch Kosten in der Lagerhaltung ein, da der Einsatz eines einheitlichen Modells die Vielfalt an Ersatzteilen reduziert hat. Dies ist ein weiteres wichtiges Standbein der Prozessoptimierung.

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Die Frießinger Mühle expandiert. Inzwischen werden in Bad Wimpfen jeden Tag 1.200 t Getreide vermahlen, das Äquivalent zu 48 voll beladenen LKWs. Die hohen und schmalen Silos sind dabei eine Herausforderung für die Füllstandsmessung.

Radar-Füllstandsensor für alle Schüttgüter

Mit seiner hohen Frequenz von 80 GHz und großer Dynamik löst der Radarsensor Vegapuls 69 für Schüttgüter auch besonders anspruchsvolle Messaufgaben – unter anderem, weil er nicht mit dem Medium in Berührung kommt. Mit seinem Abstrahlwinkel von nur 3,5° sind weder Behältereinbauten noch Metallschweißnähte an hohen, schlanken Silos problematisch. Staubbelastungen, wie sie bei der Befüllung von Mehlen, Beton oder feinen Pulvern entstehen, steckt er mühelos weg und erfasst selbst kleine Reflexionssignale sicher. In Produktionsanlagen verbessert der Sensor Ablaufverständnis, Prozesssicherheit, Verfügbarkeit und reproduzierbare Produktqualität.

Heftausgabe: Pharma+Food November 2020

Über den Autor

Claudia Homburg, Marketing, Vega
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