Thermometer kalibreert zichzelf

Advertorial

Het is Endress + Hauser gelukt een thermometer te ontwikkelen die zichzelf kan kalibreren. Anders dan de standaard thermometers, hoeft de sensor nooit uit het proces worden gehaald voor kalibratie, wat niet alleen tijd en geld scheelt, maar ook de product- en productieveiligheid ten goede komt. De eerste sensor die van deze technologie gebruik maakt is de sanitaire thermometer iTHERM TrustSens.

In de voedingsmiddelen- en Life Sciences industrie is kalibratie van instrumenten voor temperatuurmeting een standaard vereiste. De regelgeving die hiervoor in het leven is geroepen, moet de product- en productieveiligheid van levensmiddelen garanderen. De procestemperatuur is in de industrie een van de meest gemeten veiligheids- en kwaliteitsparameters. Temperatuursensoren bewaken en regelen niet alleen de juiste werking van installaties, maar ook voor bepaalde producten en halffabricaten is temperatuur een belangrijke factor. Een aantal biochemische en biologische processen is zeer gevoelig voor temperatuurschommelingen. Maar ook redelijk standaard processen zoals pasteurisatie en sterilisatie, moeten in ieder geval een bepaald temperatuurniveau bereiken om bacteriën veilig te doden zonder de smaak te bederven.

Traceerbaarheid

Kalibratie van meetinstrumenten geschiedt via vergelijking met een nauwkeurigere referentie die herleidbaar is naar erkende internationale standaarden. De Nederlandse voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie gebruikt rond de vijftigduizend weerstand-temperatuur opnemers die allemaal minimaal één keer per jaar worden gekalibreerd. Dit is ook echt nodig omdat opnemers zoals Pt 100 weerstandmeter in de tijd verlopen. Dit verloop is alleen te zien via kalibraties. Voor het goed kunnen uitvoeren van een kalibratie moeten de temperatuuropnemers uit de productie-installatie worden gehaald en na kalibratie weer terug worden gemonteerd. Dit is een tijdrovend en kostbaar proces en omvat het stilleggen van de productie-installatie met de daarbij behorende risico’s op beschadiging en procesvervuiling. Gezien het enorme aantal te kalibreren temperatuuropnemers in de industrie, betekent dit alleen al in ons land een downtime van tienduizenden uren. Hoe dat zich financieel vertaalt, is nauwelijks te berekenen, maar loopt in ieder geval in de miljoenen euro’s.

Volautomatische kalibratie

De iTherm TrustSens van Endress+Hauser is de eerste temperatuuropnemer die volledig automatisch en zelfstandig kalibreert, zonder dat hiervoor het proces hoeft te worden onderbroken. Het hart van de TrustSens bestaat uit een primaire Pt100- temperatuursensor en een zeer nauwkeurige geïntegreerde referentie die gebaseerd is op het Curie punt-principe. De frequente automatische inline kalibraties zorgen voor snellere detectie van temperatuurdrift van de sensor en bewaken de juiste werking van meetpunten. Inline kalibraties verminderen het risico op contaminatie, productderving en non-conformiteit. Ook voorkomen ze product afkeur en het stil leggen van installaties voor het uitvoeren van kalibraties.  Daarmee verlaagt de down time en verhoogt het rendement. Het spreekt voor zich dat overschakelen op inline kalibraties ook een besparing op kalibratiekosten betekent.

Curie principe

Cruciaal bij een kalibratie is dat de gemeten waarde kan worden vergeleken met een herleidbare standaard. In het geval van een temperatuurmeter is een referentie nodig met een exacte temperatuur. De Franse natuurkundige Pierre Curie ontdekte het zogenaamde ‘Curiepunt’: het gegeven dat de ferromagnetische eigenschappen van een materiaal abrupt veranderen bij een zeer specifieke temperatuur. Met behulp van elektrische detectie kan deze abrupte verandering uiterst nauwkeurig worden bepaald. Het hart van de TrustSens vormt een sensoreenheid met primaire Pt100- temperatuursensor die is gekoppeld aan een keramisch referentie-element. Het Curie-temperatuurpunt van de referentie (exact 118,0 °C) wordt met uiterste nauwkeurigheid bepaald door het DACHE geaccrediteerde kalibratielaboratorium van Endress+Hauser en is hierdoor herleidbaar tot de International Temperature Standard ITS-90. Het keramische element kent geen drift en vereist geen herkalibratie.

Automatisch getriggerde zelfkalibratie

De automatische zelfkalibratie wordt geactiveerd en uitgevoerd wanneer de procestemperatuur onder de Curie-temperatuur (118 ºC) van de geïntegreerde referentie komt. Dit soort temperatuurwaardes doet zich onder andere voor bij stoomsterilisatie (SIP). Zodra de Curie-temperatuur is bereikt, genereert het referentie-element een elektrisch signaal, waarna de Pt100-sensor een meting uitvoert. De geïntegreerde transmitter-elektronica van de temperatuuropnemer analyseert de temperatuurdeviatie (ΔT) en voert effectief een kalibratie uit van de Pt100. De hierbij gegenereerde kalibratiegegevens worden digitaal opgeslagen in het geïntegreerde geheugen van de TrustSens. Hierin kunnen de gegevens van 350 kalibraties worden vastgelegd. Als de gemeten deviatie buiten de opgegeven grenzen ligt, genereert de TrustSens een alarm en/of een foutmelding, alsmede een LED-signaal op de TrustSens zelf.

Audit-conforme kalibratiecertificaten

Door de geïntegreerde ‘smart electronics’ wordt het verloop van alle kalibraties in het geheugen van de TrustSensor opgeslagen. Via asset management software (W@M) kunnen de resultaten worden uitgelezen om op basis daarvan audit-conforme kalibratiecertificaten te generen. Ook wordt hiermee toegang verkregen tot historische gegevens die gebruikt kunnen worden voor predictive maintenance en levensduurvoorspellingen. Deze nieuwe methodiek van procesverificatie en documentatie voldoet ook aan de FDA en GMP voorschriften.