Projektkontext und Problemstellung

Das Projekt befindet sich in einer groß angelegten Fermentationsproduktionsanlage, in der Hefefermentationstanks für die kontinuierliche industrielle Verarbeitung eingesetzt werden.

Das Medium im Tank umfasst:

• Fermentationsbrühe
• Hefekultur
• Hochdichte biologische Schaumschicht

Der Kunde hat seit über 10 Jahren mit schwerwiegenden Schaumüberlaufproblemen zu kämpfen. Während der Gärung führt eine übermäßige Schaumbildung häufig zu:

• Falsche Messwerte auf hohem Niveau
• Unkontrollierter Tanküberlauf
• Verlust wertvoller Hefe und Gärmaterial
• Häufige Stillstände wegen Reinigung und Wartung
• Kontaminationsrisiken in Produktionslinien

Trotz mehrfacher Investitionen in Automatisierungs-Upgrades und verschiedene Technologien zur Füllstandsmessung störte die Schaumschicht weiterhin die genaue Füllstandserkennung. Die jährlichen Verluste aufgrund von Produktverschwendung und Produktionsausfällen wurden auf mehrere Millionen US-Dollar geschätzt.

Implementierte Lösung

Um dieses seit langem bestehende Problem zu lösen, wurde ein kombiniertes Füllstandmesssystem implementiert:

Kombinierte Strategie:

• Radar = kontinuierliche Füllstandmessung
• Stimmgabelschalter = Schaumüberlaufschutzalarm

Installation und doppelter Schutz

Zur berührungslosen, kontinuierlichen Füllstandüberwachung wurde der Radar-Füllstandsender auf der Oberseite von Gärtanks installiert.

Der Schwinggabel-Füllstandschalter wurde in einer kritischen Überlaufwarnhöhe im Tank installiert, um ungewöhnliche Schaumanstiegsbedingungen zu erkennen.

Diese Zweipunktinstallation gewährleistet beides:

• Präzise Prozesskontrolle
• Sicherheitsüberlaufschutz

Erzielte Ergebnisse und Vorteile

Nach der Systemimplementierung wurden im Fermentationsprozess erhebliche Verbesserungen erzielt:

• Schaumstörungen bei der Füllstandmessung eliminiert
• Überlaufvorfälle wurden auf nahezu Null reduziert
• Die Heferückgewinnungsrate wurde deutlich verbessert
• Reinigungs- und Abschalthäufigkeit deutlich reduziert
• Produktionseffizienz um über 70 % gesteigert
• Jährliche Betriebsverluste um Millionen USD reduziert
• Stabile und kontinuierliche automatisierte Fermentationskontrolle erreicht

Das System löste erfolgreich einen langfristigen Produktionsengpass, der mehr als ein Jahrzehnt andauerte.

Breite Anwendbarkeit

Diese Lösung ist weit verbreitet in:

• Gärtanks in der Biotechnologie- und Brauindustrie
• Hefe- und Enzymproduktionssysteme
• Tanks für die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung
• Chemische Reaktoren mit Schaumerzeugung
• Belebungsbecken zur Abwasserbehandlung
• Anwendungen zur Lagerung von Flüssigkeiten mit hohem Schaumgehalt

Technische Vorteile

Schaumstörungen sind eines der größten Probleme bei Füllstandmessanwendungen, insbesondere bei Fermentations- und biologischen Prozessen.

Herkömmliche Füllstandsensoren versagen häufig aus folgenden Gründen:

• Verzerrung der Signalreflexion
• Falsche Füllstandsanzeigen durch Schaum
• Instabile Prozessbedingungen

Die Kombination aus 80-GHz-Radartechnologie und Stimmgabelschalter bietet:

• Hohe Zuverlässigkeit in schaumreichen Umgebungen
• Präzise Trennung zwischen Schaum und Flüssigkeitsoberfläche
• Doppelter Sicherheitsschutz zur Verhinderung von Überlauf
• Reduzierte Wartungs- und Betriebskosten

Dies macht es zu einer idealen Lösung für kritische Systeme zur Steuerung von Fermentationsprozessen.