Für den zarten Schmelz Glanzsensoren erhöhen Walzenstandzeiten bei Stollwerck

\“Die Kakaobohnen kommen als Rohstoff in unserem Unternehmen an und werden hier zu einer Schokoladengrundmasse weiterverarbeitet. Hierzu werden die Bohnen zunächst geröstet, von ihren Schalen befreit und dann zu sogenannten Nibs zerkleinert. Diese Nibs werden dann in einem Fünffachwalzwerk mit anderen Zutaten zu einer flüssigen Kakaomasse verarbeitet\“, berichtet Michael Rees, Elektromeister bei Stollwerck in Berlin. Zur Herstellung der Grundmasse benötigt man neben dem Kakao noch Butter, Fett, Milchpulver und Zucker, die nach einem speziellen Rezept gemischt werden. \“Damit wir am Ende eine feine Schokoladengrundmasse haben, müssen alle Zutaten, darunter auch Kristallzucker, in einem Walzwerk zermahlt werden\“, erklärt Michael Rees. Hierzu passieren die gemischten Zutaten zunächst eine Vorwalze, die die gröbsten Zutaten zerkleinert. Dann wird dieses Vorprodukt über weitere vier Feinwalzen bis auf 30µm zerkleinert. Durch diesen Walzprozess vergrößert sich zusehends die Oberfläche der Masse, bis am Ende ein Produkt aus trockenen Flocken entsteht. Diese werden über Förderbänder einer sogenannten Conche zugeführt und dort aufgelöst. \“In diesem Conchier-Prozess, der zwischen zehn und 20 Stunden dauern kann, entsteht schließlich die Schokoladengrundmasse\“, so Michael Rees. Trockenlauf unerwünscht Vor rund fünf Jahren entschloss sich Stollwerck zur schrittweisen Modernisierung der Walzwerke. Hierzu Michael Rees: \“Die zirka 1,80m langen Walzen mit einem Durchmesser von 40cm vertragen absolut keinen Trockenlauf, daher muss sich im laufenden Prozess permanent ein sauberer Schokoladenfilm auf der Walzenoberfläche befinden. Laufen die Walzen länger als 20sec trocken, entsteht ein Brandstreifen. Dann müssen die Walzen aufwendig demontiert und von einer Spezialfirma abgezogen werden. Das ist, ganz zu schweigen von den Produktionsausfällen, ein ziemlich kostspieliges Unterfangen.\“ Die Walzwerke bei Stollwerck verfügen daher über spezielle, herstellerseitige Sensoren zur Überwachung der Walzen. \“Wir arbeiten mit diesen Anlagen bereits seit mehr als 20 Jahren. Im Laufe der Zeit hatten wir zunehmend Probleme bei der Instandsetzung der Anlagen bzw. der Sensoren, z.B. aufgrund nicht mehr verfügbarer Ersatzteile. Die geplante Modernisierung des ersten Walzwerks war für uns daher ein idealer Anlass, auch gleich neueste Sensortechnik zu integrieren\“, erklärt Michael Rees. Zunächst keine Lösung in Sicht Doch das ist leichter gesagt als getan. Eine herstellerseitige Integration neuer Sensorik kam nicht in Frage, da hierfür u.a. aufwendige Umbauarbeiten an den Walzwerken selbst notwendig gewesen wären. Also machte man sich seitens Stollwerck auf die Suche nach Alternativen. \“Auch das war nicht so einfach\“, erinnert sich Michael Rees. \“Ich habe mich mit etlichen Herstellern in Verbindung gesetzt. Entweder sah man sich erst gar nicht in der Lage, unser Problem zu bewältigen, oder aber eine Lösung wäre mit extrem hohen Entwicklungskosten einhergegangen. Keiner konnte mir also eine wirklich praktikable und gleichzeitig kosteneffiziente Lösung bieten – bis ich Kontakt zu ipf electronic aufnahm.\“ Der Sensorspezialist aus Lüdenscheid konnte Stollwerck in sehr kurzer Zeit einen spezifischen Sensor, basierend auf einem modularen System, anbieten. Diese Lösung besteht aus zwei Glanzsensoren, die in einem Walzwerk von Stollwerck rechts und links über eine Walze auf einem Schacht montiert wurden. Die Sensoren müssen einen möglichst großen Bereich der Walzenoberfläche detektieren und somit sicherstellen, dass sich nicht zu wenig oder zu viel Schokoladenfilm auf der Walze befindet. Hierzu Michael Rees: \“Ist dieser Film nicht im ausreichenden Maße vorhanden, laufen die Walzen trocken. Ist indes zu viel Schokoladenmasse auf der Walze, ist das ein Indiz dafür, dass der Abstand zwischen den Walzen zu groß ist und wir nicht die gewünschte Qualität beim Mahlen erzielen. Im übrigen reicht die Detektion einer Walze über die Sensorik von ipf electronic aus, um zu gewährleisten, dass der Schokoladenfilm auf allen Walzen den Sollwerten entspricht, da sie sich mit sehr hoher Geschwindigkeit drehen. So arbeitet beispielsweise die letzte Walze mit 2.800U/min.\“ Besondere Optik bewertet großen Bereich Die Glanzsensoren haben einen Durchmesser von 80mm und wurden über der dritten Walze in einem Abstand von rund 100mm zu deren Oberfläche montiert. Damit ein relativ großer Bereich der Walzenoberfläche bewertet werden kann, verfügen die Sensoren über eine besondere Optik. Ein Ring aus Weißlicht-LED sorgt zunächst dafür, dass möglichst viel Licht auf die Walzenoberfläche gelangt. Um Fremdlichteinflüsse bei der Detektion zu eliminieren, arbeiten die Systeme mit getaktetem Licht. Gewissermaßen im Zentrum des Weißlichtrings befinden sich mehrere Empfänger, um das Reflektionsverhalten über die Walzenoberfläche zu bewerten, wobei ein im Sensor integrierter Mikroprozessor die Empfängersignale auswertet. Der von den zwei Glanzsensoren detektierte Bereich der Walze beträgt auf beiden Seiten je 80mm. Hierbei empfangen die Sensoren das Reflektionssignal der Walzenoberfläche. Befindet sich zu wenig Schokoladenfilm auf der Oberfläche, wird deren Glanz stärker und das Intensitätssignal des Sensors steigt an. Ist indes zu viel Masse auf der Walze, verringert sich analog hierzu das Intensitätssignal. Damit das Reflektionsverhalten der Walzenoberfläche absolut sicher bewertet werden kann, kalibrierte man die Sensoren über eine Software auf einen spezifischen Soll-Teachwert bei einer mit einem Schokoladenfilm bedeckten Walze. Außerdem definierte man eine zulässige Abweichung vom Sollwert. \“Die Parameter für den Sollwert und die Differenz, um die der Istwert um diesen eingeteachten Wert schwanken darf, haben wir aus den Einstellungen der Altanlage übernommen. Auf diese Weise stellen wir im Zusammenspiel mit dem relativ großen Detektionsbereich der Sensoren sicher, dass sich das Walzwerk nicht sofort abschaltet, falls sich einmal kleinere Lücken im Schokoladenfilm ergeben, die aber innerhalb der Toleranzen liegen und daher keinerlei Gefahren für einen Trockenlaufen der Walze bergen\“, meint Michael Rees. Höherer Komfort, mehr Sicherheit Der Elektromeister von Stollwerck zeigt sich sehr zufrieden: \“Die Glanzsensoren von ipf electronic standen bereits drei Monate nach unserer Anfrage für einen ersten Testlauf zur Verfügung. Das System hat auf Anhieb reibungslos funktioniert! Im Zuge der Modernisierung des ersten Walzwerks haben wir auch gleich die alten Druckschalter zur Überwachung des Wasser-, Hydraulik- und Schmierdrucks entsorgt und durch Druckaufnehmer von ipf electronic ersetzt. Die Drücke lassen sich nun über die neue SPS auf einem Touchpanel komfortabel einstellen und überwachen. Auch von einer Leitwarte können jetzt sämtliche Parameter konfiguriert und kontrolliert werden, ohne sich hierzu direkt zum Walzwerk begeben zu müssen.\“ Fazit