Infrarot-Temperaturregelung in industriellen Teig-Mischmaschinen

Stabile Hefeaktivität durch berührungslose Temperaturüberwachung und automatisierte Prozesssteuerung

Herausforderung

Die industrielle Teigherstellung ist besonders temperaturempfindlich, da die Aktivität der Hefe von einem engen Temperaturfenster abhängt. Reibung, Mischdauer, Rohstofftemperatur und Umgebungsbedingungen können die Teigtemperatur schnell aus dem gewünschten Bereich verschieben. Eine zuverlässige Temperaturregelung wird zusätzlich dadurch erschwert, dass metallische Mischwerkzeuge in das Sichtfeld des Temperaturmess-Sensors gelangen und die Infrarotmesswerte verfälschen können, wenn diese Störeinflüsse nicht entsprechend herausgefiltert werden.

Lösung

Das Optris Infrarot-Pyrometer CS LT wird oberhalb des Mischbehälters montiert und ermöglicht eine kontinuierliche, berührungslose Messung der Teigtemperatur. Mit einem Spektralbereich von 8 bis 14 µm eignet es sich besonders für organische Materialien mit hohem Emissionsgrad, wie beispielsweise Teig. Die kurze Ansprechzeit, die optional erhältliche Nahfokusoptik und die integrierte Signalverarbeitung ermöglichen es, Störeinflüsse durch Mischwerkzeuge zu unterdrücken und stabile Temperaturdaten für die automatisierte Maschinensteuerung bereitzustellen.

Vorteile

Kontinuierliche, berührungslose Überwachung der Teigtemperatur während des gesamten Mischprozesses
Gleichmäßige Hefeaktivität durch zuverlässige Einhaltung des optimalen Temperaturbereichs
Frühzeitige Erkennung von Temperaturabweichungen, bevor die Produktqualität beeinträchtigt wird
Geringere Abhängigkeit von der Erfahrung des Bedienpersonals und manuellen Prozesseingriffen
Einfache Integration in OEM-Maschinen über digitale oder frei skalierbare Analogausgänge

Warum die Teigtemperatur bei industriellen Mischprozessen entscheidend ist

Die industrielle Teigherstellung in Bäckereien und bei Herstellern von Teigverarbeitungsmaschinen ist ein sensibler Prozess, bei dem die Temperatur eine entscheidende Rolle spielt. Teig besteht hauptsächlich aus Wasser, Mehl und Hefe. Während des Misch- und Homogenisierungsprozesses wird die Hefe aktiv, verstoffwechselt Zucker und setzt Gase frei, die später das Volumen, die Struktur und die Lockerheit der Backwaren bestimmen. Diese biologische Aktivität ist stark temperaturabhängig und findet typischerweise in einem Bereich zwischen etwa 15 °C und 25 °C statt, wobei in bestimmten Prozessphasen kurzzeitig Temperaturen von bis zu 30 °C auftreten können.
In industriellen Teigknetmaschinen werden sämtliche Zutaten in einen Behälter gegeben und mechanisch miteinander vermischt. Durch Reibung, Mischintensität und Verweilzeit entsteht Wärme, die sich unmittelbar auf die Teigtemperatur auswirkt. Gleichzeitig beeinflussen äußere Faktoren wie Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Rohstofftemperatur den Prozess. Ohne gezielte Überwachung können leicht Temperaturabweichungen auftreten. Ist die Teigtemperatur zu niedrig, wird die Hefeaktivität reduziert, was zu einem unzureichenden Teigvolumen und einer mangelnden Lockerheit führt. Bei einer Überhitzung des Teigs können Hefezellen absterben, wodurch fehlerhafte Produkte und Ausschuss entstehen.
Traditionell verlassen sich viele Bäckereien bei der Steuerung des Mischprozesses auf die Erfahrung des Bedienpersonals und manuelle Eingriffe. Insbesondere bei wechselnden Umgebungsbedingungen erfordert dieser Ansatz qualifizierte Fachkräfte, die den Prozess kontinuierlich überwachen und anpassen. In einem kostenintensiven und wettbewerbsorientierten Markt wird diese Vorgehensweise zunehmend unwirtschaftlich. Die automatisierte Temperaturüberwachung verfolgt daher das Ziel, die Produktqualität zu stabilisieren, Ausschuss zu reduzieren und Personalkosten zu senken.
Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass während des Betriebs nicht nur der Teig, sondern auch die Mischwerkzeuge in das Sichtfeld des Sensors gelangen. Metallische Mischwerkzeuge weisen andere thermische Eigenschaften als der Teig auf und können dadurch die Temperaturmesswerte verfälschen. Eine zuverlässige Infrarot-Temperaturmessung muss daher gezielt die Oberflächentemperatur des Teigs erfassen und gleichzeitig Störeinflüsse durch Maschinenkomponenten unterdrücken. Hier bietet die berührungslose Temperaturmessung mit einem geeigneten Infrarot-Pyrometer entscheidende Vorteile.

Technische Sensorintegration zur automatisierten Regelung der Teigtemperatur

Die technische Lösung basiert auf dem Einsatz des Optris Infrarot-Pyrometers CS LT, das direkt in die Teigverarbeitungsmaschine integriert wird. Der Sensor wird oberhalb des Mischbehälters montiert und misst kontinuierlich und berührungslos die Oberflächentemperatur des frisch vermischten Teigs. Diese berührungslose Infrarot-Temperaturmessung gewährleistet einen hygienischen Betrieb, vermeidet mechanischen Verschleiß und ermöglicht eine vollständige Automatisierung des Prozesses. Typische Messabstände liegen je nach Maschinengröße und Füllstand zwischen etwa 150 mm und 500 mm und werden durch die optische Auslegung des Sensors zuverlässig abgedeckt.
Das CS LT arbeitet im Spektralbereich von 8 bis 14 µm, der sich besonders für organische, nichtmetallische Materialien eignet. Teig weist in diesem Wellenlängenbereich einen hohen und stabilen Emissionsgrad auf, sodass das Infrarot-Thermometer bei einer typischen Emissionsgradeinstellung von etwa 0,95 präzise und reproduzierbare Temperaturmesswerte liefert. Der Temperaturmessbereich des Sensors ist softwareseitig von –50 °C bis 1030 °C skalierbar. Dadurch erfolgt die Messung innerhalb der spezifizierten Betriebsgrenzen, was eine langfristig stabile Temperaturerfassung unterstützt.
Mit einer optischen Auflösung von 15:1 erfasst das CS LT die Teigoberfläche auch bei unterschiedlichen Messabständen zuverlässig. Eine optional erhältliche Nahfokuslinse ermöglicht sehr kleine Messfleckgrößen bei kurzen Messabständen. Dies ist insbesondere bei kompakten Mischmaschinen oder Anwendungen mit stark schwankenden Füllständen von Vorteil. Die kurze Ansprechzeit von nur 14 ms gewährleistet, dass dynamische Temperaturänderungen während des Mischprozesses präzise erfasst werden.
Ein wesentliches Merkmal des CS LT ist die integrierte digitale Signalverarbeitung. Funktionen wie Mittelwertbildung, Maximalwert- und Minimalwertspeicherung ermöglichen es, kurzzeitige Störungen durch bewegliche Mischwerkzeuge oder reflektierende Maschinenkomponenten wirksam zu unterdrücken. Dadurch liefert das Infrarot-Pyrometer kontinuierlich stabile und repräsentative Temperaturwerte des Teigs an die Maschinensteuerung. Sämtliche Parameter lassen sich komfortabel über die Software CompactConnect oder die IRmobile App konfigurieren.
Die Kommunikation mit der Maschinensteuerung erfolgt digital oder alternativ über frei skalierbare Analogausgänge. Durch die direkte digitale Integration entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Hardware zur Analog-Digital-Wandlung, wodurch sich die Systemkomplexität und die Kosten reduzieren. Mit der Schutzart IP65, der Eignung für Umgebungstemperaturen bis 80 °C sowie seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Vibrationen und Reinigungsprozessen erfüllt der Infrarotsensor CS LT die Anforderungen moderner industrieller Lebensmittelverarbeitungsmaschinen.

Infrarot-Temperaturmessung für reproduzierbare Teigqualität

Der Einsatz des Optris CS LT ermöglicht eine stabile und reproduzierbare Temperaturregelung während des gesamten Teigverarbeitungsprozesses. Durch die kontinuierliche Infrarot-Temperaturmessung wird die Teigtemperatur zuverlässig innerhalb des optimalen Bereichs für die Hefeaktivität gehalten. Abweichungen werden frühzeitig erkannt und automatisch ausgeglichen, bevor Qualitätsverluste auftreten. Das Ergebnis sind gleichbleibende Produkteigenschaften, geringere Ausschussquoten und eine deutlich verbesserte Prozesssicherheit.
Ein wesentlicher Vorteil für den Anwender ist der hohe Automatisierungsgrad. Die Maschine arbeitet weitgehend unabhängig von der Erfahrung des Bedienpersonals und gewährleistet auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen stabile Prozessabläufe. Temperaturabhängige Anpassungen der Mischintensität erfolgen automatisch auf Grundlage der Messwerte des Infrarot-Pyrometers. Dadurch sinkt der Bedarf an qualifiziertem Bedienpersonal, was insbesondere in personalintensiven und kostenbewussten Bäckereibetrieben deutliche wirtschaftliche Vorteile bietet.
Die besonderen Stärken der Optris Lösung ergeben sich aus der Kombination von Messgenauigkeit, Robustheit und einfacher Integration. Das CS LT erreicht eine Systemgenauigkeit von ±1,5 % oder ±1,5 °C und bietet gleichzeitig eine ausgezeichnete Wiederholgenauigkeit, die für eine geschlossene Prozessregelung entscheidend ist. Eine geringe thermische Drift und minimales Messrauschen gewährleisten stabile Temperaturmesswerte auch bei schwankenden Umgebungsbedingungen.
Im Vergleich zu einer Infrarotkamera bietet das CS LT eine deutlich kostengünstigere Lösung für Maschinen in der Serienfertigung. Während eine Wärmebildkamera zusätzliche Informationen über die Temperaturverteilung liefern kann, ist für eine zuverlässige Prozessregelung im täglichen Produktionsbetrieb in der Regel eine präzise punktuelle Temperaturmessung ausreichend. Damit ist das Infrarot-Thermometer CS LT eine besonders geeignete Wahl für OEM-Hersteller, die industrielle Teigknetmaschinen in großen Stückzahlen produzieren.
Bei dieser Anwendung positioniert sich Optris nicht nur als Sensorlieferant, sondern auch als langfristiger Technologiepartner. Neben robuster Hardware bietet das Unternehmen umfassendes Know-how in der Infrarot-Temperaturmessung, anwendungsspezifische Beratung und Unterstützung bei der Systemintegration. Hohe Produktqualität, industrietaugliche Konstruktion und jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung von Pyrometern und Infrarotsensoren machen Optris zu einem zuverlässigen Partner für Bäckereien und Maschinenhersteller, die ihre Produktionsprozesse nachhaltig automatisieren und absichern möchten.

Empfohlene Produkte

-50 – 1030 °C
15 : 1
25 ms
8 – 14 µm
-20 – 80 °C

CS LT

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