Pfeifer & Langen hat die vorhandene Vakuumtechnik von VACUUBRAND in die automatisierte Steuerung seines Verdampfungskristallisators eingebunden und damit den Automatisierungsgrad in der Forschung und Entwicklung erhöht. Das Vakuum bestimmt bei der Kristallisation von Zuckerprodukten, unter welchen Bedingungen sich die Übersättigung gezielt und wiederholbar einstellen lässt.
Der Zuckerhersteller prüft seine Verfahren in der Forschung und Entwicklung systematisch darauf, wo sich Abläufe automatisieren lassen. Der Verdampfungskristallisator bot sich dafür an, weil sich seine bestehende Teilautomatisierung mit der vorhandenen Vakuumtechnik gezielt weiterführen ließ.
Reduzierter Siedepunkt macht die Übersättigung steuerbar
Pfeifer & Langen entwickelt kundenspezifische Zuckerprodukte und geht dabei laufend neuen verfahrenstechnischen Ansätzen nach, um etwa Kristallisationsprozesse zu verbessern. Zum Einsatz kommen Labor- und Technikumsanlagen, die reale Prozessbedingungen nachbilden und sich zugleich flexibel anpassen lassen. Bei der Verdampfungskristallisation greift das Vakuum an der entscheidenden Stelle in den Ablauf ein.
Sandra Bormann, Biogentechnikerin und Applikationsspezialistin bei Pfeifer & Langen, beschreibt die Funktion des Vakuums im Prozess: „Durch die Absenkung des Siedepunkts ermöglicht das Vakuum eine Verdampfung bei reduzierten Temperaturen. Dadurch kann die für die Kristallisation entscheidende Übersättigung gezielt und reproduzierbar untersucht werden. Eine stabile und präzise Vakuumführung ist somit eine wesentliche Voraussetzung für unsere Forschungs- und Entwicklungsversuche und trägt zur Prozesssicherheit, Produktqualität und Energieeffizienz dieser bei.“
Ausgangspunkt der Automatisierung ist eine systematische Analyse der eigenen Abläufe. „Wir analysieren gezielt unsere Prozesse in der Forschung und Entwicklung, um geeignete Automatisierungspotenziale zu identifizieren und den Automatisierungsgrad künftig so weit wie möglich zu erhöhen. Damit möchten wir den Herausforderungen des demografischen Wandels proaktiv begegnen“, erläutert Sandra Bormann. Der Verdampfungskristallisator bot sich als Kandidat an, dessen Teilautomatisierung sich weiter ausbauen ließ.
Vorhandene Vakuumtechnik über abgestimmte Schnittstellen eingebunden
Für die Automatisierung des Kristallisators im Technikum kam Vakuumtechnik zum Einsatz, die bereits im Bestand war, ein Vakuumpumpstand PC 3001 VARIOpro mit integriertem Controller CVC 3000, dessen Nachfolgeprodukt der PC 3001 VARIO select ist. Die Steuerung übernahm ein eigens entwickeltes Python-Skript, das unter anderem das Vakuum präzise regeln sollte.
Damit Pumpstand und Steuerung zuverlässig kommunizieren, war ein abgestimmtes Setup nötig. „Nach Kontaktaufnahme mit der Serviceabteilung von VACUUBRAND wurde uns schnell und kompetent weitergeholfen. Es stellte sich heraus, dass für eine zuverlässige Kommunikation ein abgestimmtes Setup erforderlich ist“, berichtet Sandra Bormann. Empfohlen und bereitgestellt wurden zwei Komponenten, ein USB-auf-RS-232-Adapterkabel sowie ein RS-232-Nullmodemkabel im Format Sub-D 9-polig mit zwei Buchsen. Mit dieser Konfiguration stand die Verbindung sofort stabil, sodass sich die Vakuumpumpe zuverlässig ansteuern und ohne Umwege in die automatisierte Prozessführung einbinden ließ. „Wir waren sowohl überrascht als auch sehr zufrieden, wie einfach und schnell die Einbindung letztlich umgesetzt werden konnte“, fasst Sandra Bormann zusammen.
Getragen wurde die Anbindung von passender Schnittstellentechnik und der Unterstützung des Herstellers. „Die Kombination aus kompatibler Schnittstellentechnik und dem engagierten Support von VACUUBRAND hat maßgeblich dazu beigetragen, dass wir die vorhandene Vakuumtechnik in unserem Technikum effizient weiter nutzen und erfolgreich in unsere Automatisierung für den Verdampfungskristallisator integrieren konnten. Damit haben wir den Automatisierungsgrad in der Forschung und Entwicklung weiter erhöht“, so Sandra Bormann. Für die Controller des Herstellers stehen mehrere Schnittstellen bereit. Neben Ethernet (RJ45) für Modbus TCP oder USB lässt sich RS-232 über einen zusätzlichen Adapter nutzen, für ausgewählte Vakuumpumpen kommt neu die Anbindung über LADS OPC UA hinzu.
